超宽分离式混凝土边箱梁正截面受力性能研究

论文摘要

目前国内外既有大跨预应力混凝土箱梁桥中,箱梁上的开裂现象较为普遍,已严重影响结构的安全性和耐久性,温度效应、预应力损失以及剪力滞的考虑不足是引起箱梁开裂的重要原因。本文依托交通部资助项目“荆岳长江公路大桥主桥关键技术研究”的子项“分离式混凝土边箱梁的受力性能及合理设计”,对超宽分离式混凝土边箱梁的正截面受力性能进行研究,内容分为以下三个部分:1、混凝土边箱梁温度场及温度效应对混凝土边箱梁进行了水化热试验研究,试验梁段混凝土水化热温度在导风嘴中心部位出现最高值70.2℃,内外部最大温差达39.3℃,以此提出了混凝土箱梁需采取的相关措施,为后续预制梁段早期温度裂缝的控制提供参考。基于现场实测与理论分析,提出了适合本桥桥址处环境特征的梯度温度模式,并以此对混凝土边箱梁进行了温度荷载效应分析,计算值与实测值吻合较好,表明本文拟合的非线性温度梯度模式是合理的。就分析的情况而言,施工状态和成桥状态的混凝土边箱梁,在正温度梯度作用下,上缘产生横向拉应力1.16MPa,在负温度梯度作用下,产生上缘纵向拉应力2.38MPa、下缘纵向拉应力1.14MPa,设计和施工时应予以充分考虑。2、混凝土边箱梁预应力损失对边箱梁有效预应力进行了440天的跟踪观测,并进行理论分析,结果表明:一端张拉的横向试验筋预应力总损失约占张拉控制应力的21.0%,传力锚固时的损失约占总损失的65%,各项预应力损失中,摩擦损失引起的损失所占比例最大。竖向螺纹钢试验筋预应力总损失约占张拉控制应力的23.0%,传力锚固时的损失分别占总损失的76.8%,摩擦损失引起的损失所占比例最大。3、混凝土边箱梁剪力滞建立混凝土边箱梁空间有限元模型,分析成桥状态下的剪力滞效应,并与实测值比较,结果表明:本文有限元模型分析方法可行。在索塔根部区域,边主梁截面剪力滞效应较为明显,离开该区域剪力滞衰减较快。在轴压作用下,边箱梁截面上下缘均表现为正剪力滞,截面上缘剪力滞系数λ=1.04~1.13,下缘λ=1.03~1.10。压弯受力状态下的边箱梁截面上缘为正剪力滞,λ=1.04~1.09,而截面下缘由于边箱梁两腹板设置不同,需分为两部分来分析,斜腹板处为负剪力滞,λ=0.76~0.89,而竖腹板处为正剪力滞,λ=1.26~1.65。随着应力水平的增加,边箱梁剪力滞水平减弱。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 箱梁温度效应研究
• 1.2.2 箱梁预应力损失研究
• 1.2.3 箱梁剪力滞效应研究
• 1.3 本文的主要工作
• 1.3.1 研究对象
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 超宽分离式混凝土边箱梁温度效应研究
• 2.1 引言
• 2.2 边箱梁水化热温度实测与分析
• 2.2.1 水化热测试方法
• 2.2.2 水化热测试结果
• 2.2.3 建议降低水化热的措施
• 2.3 边箱梁非线性温度实测与分析
• 2.3.1 混凝土斜拉桥的温度场
• 2.3.2 超静定结构温度效应的计算原理
• 2.3.3 南边跨箱梁温度效应分析
• 2.4 小结
• 第3章 超宽分离式混凝土边箱梁预应力损失研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验概况
• 3.3 横向预应力损失研究
• 3.3.1 现场测试
• 3.3.2 第一批预应力损失
• 3.3.3 第二批预应力损失
• 3.4 竖向预应力损失研究
• 3.4.1 现场测试
• 3.4.2 第一批预应力损失
• 3.4.3 第二批预应力损失
• 3.5 纵向预应力损失研究
• 3.5.1 试验概况
• 3.5.2 预应力损失实测与分析
• 3.6 小结
• 第4章 超宽分离式混凝土边箱梁剪力滞效应研究
• 4.1 引言
• 4.2 有限元模型
• 4.2.1 模型的选取
• 4.2.2 单元的选取
• 4.2.3 模型的建立
• 4.3 成桥状态剪力滞分析
• 4.3.1 与实测值对比
• 4.3.2 剪力滞纵向比较
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢