高墩大跨连续刚构桥的收缩徐变效应分析

论文题目: 高墩大跨连续刚构桥的收缩徐变效应分析

论文类型: 硕士论文

论文专业: 桥梁与隧道工程

作者: 汪维安

导师: 张建仁,余钱华

关键词: 高墩大跨连续刚构桥,收缩徐变,预测模型,初应变法,随机有限元

文献来源: 长沙理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 收缩和徐变是混凝土作为粘弹性材料的一种固有的时变特性。正确地估计和预测收缩、徐变对高墩大跨桥梁结构的挠度和长期变形的影响,对指导工程设计、监控及施工进程具有重要的现实意义。高墩大跨连续刚构桥是对收缩、徐变较为敏感的结构体系。对收缩、徐变效应的估算不足,会直接关系到节段施工中桥梁的合龙,同时影响到桥梁的正常使用寿命、美观及最终导致过早的桥梁维修。论文的主要目的是对悬臂节段施工的大跨度桥梁结构进行相对准确的收缩、徐变效应分析,通过建立有效的计算模型,提高该结构的收缩、徐变预测精度,为施工提供有效的监控数据,并为其长期时效变形观测提供可靠的分析及对比依据。本论文的研究成果主要有: (1)在广泛收集国内外混凝土收缩徐变研究资料的基础上,结合目前对混凝土力学行为分析中的进展,对混凝土的收缩徐变机理、在非轴向应力条件下的徐变力学表现、收缩徐变的本质进行了深入的探讨;分析了影响混凝土收缩徐变的主要因素,特别是混凝土活性掺合料、普通钢筋和预应力钢筋的截面配筋及周期性反复荷载下对收缩徐变的影响;另外由于非线性徐变效应日益引起工程界的重视,重点论述了用于结构极限状态分析的非线性徐变破坏(损伤)模型。(2)鉴于国外目前建立在大量试验数据及计算机优化处理基础上的混凝土收缩徐变预测模型的不断改进及更新,本文对主要的分析模型进行了计算比较,并与我国新的《公桥规》相比较,分析了其各自的适用范围及模型精度; (3)重点介绍了基于初应变法的组合截面收缩徐变分析理论,综合考虑了预应力钢束和混凝土的时效作用,提出了以梁单元横截面网格剖分为基础,分别计算梁单元横截面内每一个剖分三角形因收缩徐变、温度梯度分布、预应力钢筋松弛等时效因素引起的应变,从截面内力平衡入手,通过虚功原理和能量变分原理,推导出初应变引起的等效节点力荷载矩阵。在此基础上,用修正荷载项的方法计算出结构的时效变形,从而避免了按龄期调整有效模量法中不断修改总体刚度矩阵对计算效率的影响。(4)考虑到收缩徐变效应分析中大量不确定因素的存在,本文引入随机有限元理论,通过对这些随机因素进行统计分析并作为输入变量,有效地计算模拟了不确定因素的混合随机响应。为了减少随机抽样的次数并保证蒙特卡罗法的数值模拟精度,对比引入了重要抽样法和拉丁超立方体抽样方法;同时为提高运算速度、节约机时及加快其收敛,本文采用了纽曼展开随机有限元法,并方便地同已有的有限元程序相结合。(5)根据本文的收缩徐变分析理论,编制了相应的有限元分析程序TDPA,对广西龙滩布柳河大桥进行了全程时效分析,确定其合理的施工参数和受力状态,提供阶

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究的背景和问题的提出.

1.2 国内外的研究现状及对现有方法的评价

1.3 研究的目的和主要内容

第二章 收缩徐变的基本理论及其预测模型的比选. .

2.1 收缩徐变的基本概念

2.1.1 混凝土的收缩.

2.1.2 混凝土的徐变.

2.1.3 影响混凝土收缩徐变的主要因素

2.1.4 混凝土收缩徐变的表示方法

2.2 混凝土的非线性徐变特性

2.2.1 混凝土的徐变恢复及其计算的数学模型

2.2.2 较高应力状态下混凝土的非线性徐变-损伤模型

2.3 混凝土收缩徐变的数学模型

2.3.1 混凝土收缩徐变模型的选用原则.

2.3.2 国内外常用混凝土收缩徐变模型的评述. .

2.3.3 混凝土收缩徐变模型的综合比较及选取. .

2.4 本章小结

第三章 基于初应变法的组合截面收缩徐变效应分析.

3.1 引言

3.2 基于初应变法的徐变效应分析理论

3.3 平面梁单元任意横截面三角形网格的自动剖分

3.3.1 基本算法.

3.3.2 后处理及其实现.

3.4 组合截面收缩徐变分析的基本理论

3.4.1 梁单元组合截面上的应力应变关系及平衡方程的建立

3.4.2 组合截面收缩徐变效应分析及其在有限元法中的实现

3.5 本章小结

第四章 程序编制及布柳河大桥的数值分析

4.1 TDPA 程序编制及其实现.

4.1.1 程序介绍

4.1.2 收缩徐变效应分析的程序编制原理.

4.1.3 TDPA 的程序实现.

4.1.4 算例

4.2 布柳河大桥的时效分析

4.2.1 工程介绍

4.2.2 布柳河大桥的节段施工时效分析

4.3 本章小结

第五章 基于随机有限元的收缩徐变效应分析

5.1 引言

5.2 随机有限元法(SFEM)综述.

5.3 Neumann 展开Monte Carlo 法

5.3.1 Monte Carlo 数值模拟

5.3.2 Neumann 展开Monte Carlo 法及其有限元实现

5.4 收缩徐变效应的不确定性特性及随机变量的选取

5.4.1 收缩徐变效应的不确定性特性及概率设计准则

5.4.2 随机变量的选取及其统计特性

5.4.3 重要抽样法和拉丁超立方体抽样在随机模拟中的应用

5.5 布柳河大桥时效变形的随机有限元分析

5.6 本章小结

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

附录

发布时间: 2005-12-08

参考文献

• [1].高墩大跨连续刚构桥收缩徐变效应研究[D]. 唐灿.中南林业科技大学2010
• [2].库区高墩大跨连续刚构桥设计与施工研究[D]. 高立宝.西南交通大学2017
• [3].高墩大跨连续刚构桥模型试验研究[D]. 路亚军.长安大学2011
• [4].高墩大跨连续刚构桥地震响应分析研究[D]. 甄宁.长安大学2016
• [5].高墩大跨连续刚构桥长期变形研究[D]. 张康.重庆大学2013
• [6].高墩大跨曲线连续刚构桥地震响应分析与研究[D]. 远广要.西安建筑科技大学2012
• [7].高墩大跨连续刚构桥地震响应研究[D]. 党祺.长安大学2015
• [8].基于可靠度的高墩大跨连续刚构桥的行车舒适性研究[D]. 万林云.长沙理工大学2013
• [9].高墩大跨连续刚构桥长期性能研究[D]. 陈敏.中南林业科技大学2013
• [10].高墩大跨连续刚构桥抗震影响因素研究[D]. 陈全.西南交通大学2013

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• [3].预应力型钢混凝土收缩徐变试验研究[D]. 何熊.重庆大学2007
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• [5].大跨径连续刚构梁桥混凝土徐变试验研究[D]. 向小斌.武汉理工大学2007
• [6].高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥的施工控制[D]. 刘正华.铁道部科学研究院2005
• [7].收缩徐变对PC连续刚构桥施工控制影响的研究[D]. 曹宏.长安大学2005
• [8].大跨度PC桥梁的收缩徐变效应分析与研究[D]. 邢德兆.长安大学2005
• [9].大跨径连续刚构桥施工控制及收缩徐变效应分析[D]. 李志聪.长安大学2005
• [10].混凝土收缩徐变预测模型研究[D]. 杨小兵.武汉大学2004

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