预应力混凝土简支梁开裂后挠度模型试验研究

论文摘要

预应力混凝土桥梁在长期运营服役期内,会出现开裂和下挠现象。梁体裂缝增多使结构刚度降低,加剧跨中下挠,跨中下挠会进一步加剧梁体开裂,这两者互相影响形成恶性循环,逐渐成为预应力混凝土桥梁倍受关注的问题。梁体挠度的研究归根结底是刚度的研究,而预应力混凝土桥梁开裂后的挠度计算与规范提出的挠度计算有着本质的不同,现对开裂后预应力混凝土梁的挠度计算开展理论与模型试验研究。本文从预应力混凝土梁的实测弯曲裂缝参数着手,根据裂缝特征沿主梁纵向分布的不同,运用相似裂缝的处理原则,将主梁划分为阶梯形刚度分布梁,基于裂缝特征计算开裂预应力混凝土梁各开裂区段的有效刚度,给出基于阶梯形刚度特征的开裂预应力混凝土简支梁挠度计算方法。通过预应力混凝土简支T梁模型试验,研究了荷载与弯曲裂缝特征统计参数（裂缝平均高度、总宽度、开裂范围、最大裂缝宽度）及挠度之间的关系,根据相似裂缝的处理原则,将主梁划分为几个开裂区段,得到不同区段的裂缝统计特征,根据模型梁刚度的直接计算方法和理论刚度计算方法计算出各开裂区段的截面有效刚度。采用本文提出的挠度计算方法计算了各级荷载下开裂预应力混凝土梁的挠度,并与试验值进行对比。试验成果表明,根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）计算的挠度值较试验值偏大；根据裂缝特征统计参数,采用截面线弹性分析方法及本文提出的挠度计算方法计算模型梁在分级荷载下的挠度值,结果显示计算值基本接近试验值；直接根据裂缝特征参数推出模型梁刚度后求得预应力混凝土简支梁开裂后的挠度值基本接近于试验值,但略大于根据截面线弹性分析方法计算的挠度值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 预应力混凝土桥梁的开裂及下挠现状
• 1.1.1 开裂特征及成因分析
• 1.1.2 下挠现象及成因分析
• 1.2 混凝土梁开裂后的刚度计算理论
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 基于实测损伤参数的简支梁挠度计算方法
• 2.1 基于裂缝特征统计参数的拉区状态模拟
• 2.1.1 裂缝特征统计参数的建立
• 2.1.2 阶梯形刚度模式的简化方法
• 2.1.3 拉区应力的模拟
• 2.2 基于裂缝统计特征的截面特性分析
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 拉、压区应力及截面特性的计算方法
• 2.3 阶梯形刚度的求解方法
• 2.3.1 试验刚度算法
• 2.3.2 基于弯矩-曲率的理论刚度算法
• 2.4 基于阶梯形刚度模式的挠度计算方法
• 2.4.1 挠度的分段积分法
• 2.4.2 挠度的数值解法
• 2.5 本章小结
• 第三章 开裂预应力混凝土简支梁模型试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验模型
• 3.3 模型试验加载方法
• 3.3.1 加载程序
• 3.3.2 试验方法
• 3.4 测试内容及数据的采集与处理
• 3.4.1 挠度测试方法及测点布置
• 3.4.2 试验工况
• 3.4.3 数据采集
• 3.4.4 数据处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 试验成果及分析
• 4.1 模型梁裂缝分布统计
• 4.2 模型梁挠度测试
• 4.3 试验数据分析
• 4.3.1 裂缝的发展与荷载的关系
• 4.3.2 挠度的发展与荷载的关系
• 4.4 本章小结
• 结论及建议
• 1. 结论
• 2. 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢