论文题目: 预应力混凝土箱梁桥开裂的数值分析方法
论文类型: 博士论文
论文专业: 桥梁与隧道工程
作者: 龙佩恒
导师: 陈惟珍
关键词: 预应力混凝土连续箱梁,开裂问题,嵌入式组合单元,数值分析方法,空间应力状态,裂缝成因及影响因素,防裂设计方法
文献来源: 同济大学
发表年度: 2005
论文摘要: 预应力混凝土连续箱梁桥以其结构的诸多优点，在我国桥梁建设中获得广泛应用，但在施工和使用阶段，箱梁的不同部位出现了不同程度的损伤开裂问题，且具有一定的普遍性，直接影响到桥梁的安全性、耐久性及使用寿命，对此，工程界迫切需要对箱梁开裂问题给出确定性的解答。本文针对既有预应力混凝土连续箱梁桥的开裂问题，在分析比较现有混凝土开裂研究方法的基础上，采用有限元数值分析技术，对箱梁开裂原因及影响因素进行了较全面的研究，对现有桥梁设计方法存在的问题提出改进建议。本文的研究内容体现在以下几个方面： (1)在查阅大量国内外文献的基础上，对既有预应力混凝土连续箱梁开裂情况、裂缝成因及研究方法进行了系统的回顾与总结。提出了基于应力状态防裂的设计思想，采用有限元数值分析方法研究预应力混凝土连续箱梁的开裂问题。 (2)现有有限元数值分析方法在单元划分时，要求预应力钢筋单元与混凝土单元节点必须重合，这对曲线布束的箱梁很难满足这一要求。为解决此问题，本文提出嵌入式预应力混凝土组合单元模型的概念，其中，混凝土采用20节点实体等参元模型，预应力钢筋采用空间杆单元模型，在不考虑钢筋滑移的前提下，建立了两种单元的位移转换矩阵，进而导出包含预应力钢筋贡献的预应力混凝土组合单元刚度矩阵。利用嵌入式组合刚度的概念，在单元划分时不必考虑预应力钢筋的布束方式，预应力钢筋单元可随意穿过混凝土单元。同时，为解决预应力钢筋单元节点预加力向实体单元节点荷载转换和考虑混凝土收缩徐变效应对预加应力的影响提供了一种行之有效的技术手段。 (3)采用空间预应力杆单元与混凝土实体等参元的组合刚度模拟预应力混凝土箱梁的力学特性，从本质上区别于传统算法。基于以上算法研制的有限元程序，可考虑混凝土收缩徐变效应，可体现箱梁剪滞效应和翘曲畸变效应，在箱梁结构分析时，其分析结果可更真实地反映箱梁空间应力状态，并通过算例分析验证了本程序算法的可靠性。 (4)由于《桥规》(JTJ021-89)采用的温度荷载模式与箱梁实际温度分布存
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 概述
1．1 研究背景
1．2 既有预应力混凝土连续箱梁桥开裂问题的调研
1．2．1 既有预应力混凝土连续箱梁桥开裂状况与裂缝形态
1．2．2 现有文献对预应力混凝土连续箱梁的裂缝成因分析
1．2．2．1 材料退化损伤引起混凝土开裂
1．2．2．2 箱梁结构因受力及变形引起混凝土开裂
1．2．2．3 预应力混凝土箱梁桥表面裂缝
1．2．3 混凝土裂缝对桥梁性能的影响
1．3 混凝土开裂问题的分析方法
1．3．1 断裂力学方法：
1．3．2 损伤力学方法
1．3．3 有限元数值计算方法
1．3．3．1 钢筋混凝土开裂问题的理论模型
1．3．3．2 有限元数值分析方法的应用现状
1．4 本文采用的研究方法
1．4．1 基于应力状态的防裂设计方法
1．4．2 预应力混凝土箱梁开裂的数值分析方法
1．4．3 本文研究的主要内容和技术路线
第2章 预应力混凝土有限元分析模型
2．1 引言
2．2 有限元分析方法原理
2．3 混凝土20节点空间实体等参元模型
2．4 预应力钢筋单元模型
2．5 预应力混凝土组合单元模型
2．6 预加应力效应的模拟
2．7 程序验证
2．8 本章小结
第3章 预应力混凝土箱梁收缩徐变分析
3．1 引言
3．2 徐变机理及徐变估算公式
3．3 混凝土徐变的计算方法
3．4 混凝土徐变分析的有限元方法
3．5 混凝土收缩徐变对预应力效应的影响
3．6 算例
3．7 本章小结：
第4章 混凝土箱梁的温度应力与温度裂缝
4．1 引言
4．2 温度分布与温度荷载
4．2．1 温度分布
4．2．2 温度荷载
4．3 箱梁温度应力的有限元计算方法
4．4 混凝土箱梁桥温度应力与温度裂缝研究
4．4．1 箱梁温度应力分布规律的研究
4．4．2 影响箱梁温度应力的结构参数分析
4．4．3 不同温度梯度的温度应力分析比较
4．4．4 不同国家规范温度应力的分析比较
4．4．5 温度应力与温度裂缝
4．5 本章小结
第5章 混凝土箱梁开裂评判及算例分析
5．1 引言
5．2 空间应力状态的描述
5．3 强度理论
5．4 某拟建预应力混凝土连续箱梁桥抗裂性研究
5．5 本章小结：
第6章 东莞市石龙镇二桥开裂问题的研究
6．1 石龙镇二桥概况
6．2 桥梁开裂部位及裂缝形态
6．3 箱梁开裂问题的研究
6．3．1 箱梁空间应力状态分析
6．3．2 箱梁空间应力与裂缝形态及分布分析
6．4 提高箱梁抗裂性能方法
6．5 本章小结：
第7章 结论与展望
7．1 本文研究的主要工作
7．2 本文的主要研究结论
7．3 进一步研究的工作方向
致谢
参考文献
附录 程序框图
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果
发布时间: 2007-02-08
参考文献
- [1].箱梁结构力学分析方法—节线法[D]. 成香莉.郑州大学2018
- [2].基于能量原理的薄壁箱梁剪力滞理论与试验研究[D]. 罗旗帜.湖南大学2005
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- [4].大跨度组合体系箱梁的计算理论及其应用研究[D]. 吴再新.中南大学2007
- [5].预应力混凝土连续箱梁局部应力分析及拉—压杆设计[D]. 张文学.同济大学2007
- [6].装配式箱梁桥整体化层作用机理及其设计加固方法[D]. 郝宪武.长安大学2012
- [7].多梁式钢—混凝土组合小箱梁桥受力特性及试验研究[D]. 何余良.浙江大学2014
- [8].RC和PC箱梁短期及长期剪力滞效应研究[D]. 何晓阳.浙江大学2017
- [9].大跨预应力混凝土箱梁桥早期开裂和远期下挠控制[D]. 汪建群.湖南大学2011
- [10].简支连续预应力混凝土多箱式桥梁全过程受力性能研究[D]. 杨万里.浙江大学2008
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