先简支后连续桥梁新型接头形式的研究

论文摘要

高速公路的迅速发展使得桥梁的数量大幅度增加,而高速度的行车则要求桥梁具有较好的连续性能、较少的伸缩缝构造等。在高等级公路桥梁中,多孔中等跨径的桥梁占很大的比重,桥面连续的简支梁结构体系由于存在桥面容易开裂等缺点而在与连续梁结构体系的竞争中常常处于下风。但是由于现浇连续梁的施工复杂繁琐,人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来,用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度,以省去繁琐的支模工序,由此产生了将整跨梁板预制、架设就位后在端部浇筑混凝土并张拉预应力使之连续的“先简支后连续”施工法,而形成的体系则被称为“先简支后连续结构体系”。随着先简支后连续桥梁结构应用的日益增多,许多问题也随之而来,其中最突出的是接头方式的问题。连接段的接头形式是简支转连续桥梁结构的关键,它决定了桥梁结构的造价,施工的难易程度及以后的使用性能,合理的接头形式可收到明显的经济效益。本文在借鉴国内外目前的后连续工艺和体外预应力理论的基础上,提出了应用体外预应力进行后连续的新型施工工艺。并通过大型有限元软件ANSYS建立试验梁的有限元模型,对试验梁进行了全过程的非线性模拟,并进行了试验验证。对实验室T型试验梁从设计、制作到加载试验及数据结果进行了具体的论述。并综合了数值模拟结果和试验梁的数据结果进行了对比分析,对试验梁的裂缝行为、挠度变化、弯矩重分布以及连续梁的极限承载力进行了较为深入的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容及研究方法
• 1.3.1 本文主要的研究内容
• 1.3.2 拟采用的研究方法
• 1.4 本章小结
• 第2章 连续段预应力连接新技术的探究
• 2.1 引言
• 2.2 先张预应力混凝土接头的探讨
• 2.2.1 美国内布拉斯加州立大学研究设计的后连续新工艺
• 2.2.2 后连续连接工艺的改进
• 2.3 体外预应力接头形式的探讨
• 2.3.1 体外预应力概念理解
• 2.3.2 体外预应力结构的优越性
• 2.3.3 体外预应力技术的相关理论
• 2.3.4 在连续段处采用体外预应力技术的工艺构思
• 2.4 本章小结
• 第3章 先简支后连续结构的非线性有限元分析
• 3.1 基于ANSYS 的预应力混凝土梁的数值模拟
• 3.1.1 钢筋混凝土模型的建模方法
• 3.1.2 模拟钢筋混凝土的SOLID65 单元
• 3.1.3 混凝土单元理论基础
• 3.1.4 有限元中预应力筋的模拟
• 3.1.5 全过程非线性分析的收敛控制
• 3.2 预应力混凝土T 梁的数值模拟
• 3.3 数值分析模型结果
• 3.3.1 各工况下梁体的挠度图
• 3.3.2 各工况下梁体的裂缝图
• 3.3.3 各工况下梁体控制截面处的应力图
• 3.4 本章小节
• 第4章 试验及分析
• 4.1 概述
• 4.2 试验方案的制定
• 4.2.1 试验梁的材料及其性能
• 4.2.2 试验梁的设计
• 4.2.3 试验梁的试验过程设计
• 4.3 试验全过程记录
• 4.4 试验结果与数值模拟比较
• 4.4.1 试验梁挠度测试结果
• 4.4.2 后连续段预应力效应及应力增量
• 4.4.3 试验梁裂缝行为分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 先简支后连续新型接头形式的设计研究
• 5.1 概述
• 5.2 先简支后连续结构的线形变化
• 5.2.1 后连续预应力筋张拉引起梁的挠度
• 5.2.2 体外预应力二次效应对挠度的影响
• 5.2.3 影响挠度的其他因素
• 5.3 体外预应力效应
• 5.3.1 后连续段预应力束的张拉控制应力
• 5.3.2 后连续段预应力束的预应力损失
• 5.4 结构次内力的计算分析
• 5.5 后连续预应力筋的长度及布置形式
• 5.6 外荷载在连续结构体系上引起的内力重分配
• 5.7 梁体极限承载力计算分析
• 5.7.1 体外预应力结构极限状态的特点
• 5.7.2 体外预应力筋极限应力的计算分析
• 5.8 混凝土长期徐变对结构的影响
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢