大跨度钢—混凝土组合梁斜拉桥徐变效应研究

论文摘要

近年来,钢-混凝土组合梁结构在大跨度桥梁中的应用日益广泛,但人们对钢-混凝土组合梁结构的收缩徐变研究还不够成熟。钢-混凝土组合梁结构中,混凝土的收缩徐变会引起截面应力的重分布,在超静定结构中还会引起内力的重分布,研究表明,由于混凝土的收缩徐变,可导致组合梁的极限荷载的大大降低,钢-混凝土之间连接件的负担大大加重,甚至可能产生大量滑移,严重影响组合梁的工作性能。本文以九江大桥修复工程为背景,将子模型方法与有限元方法相结合,运用有限元分析软件Ansys建立了钢-混凝土组合梁斜拉桥不考虑滑移的全桥简化模型和考虑滑移的典型梁段精细化模型。对钢-混凝土组合梁在运营状态下的滑移分布进行研究,并对两种模型中典型梁段在运营状态下的位移和应力进行对比分析。在此研究的基础上,用Midas Civil对钢-混凝土组合梁斜拉桥徐变效应进行研究。对钢-混凝土组合梁进行非线性有限元分析表明:九江大桥修复工程在运营过程中,混凝土桥面板和钢主梁之间的滑移量很小;建模时考虑滑移和不考虑滑移对钢-混凝土组合梁竖向位移影响很小,但对主梁应力影响较大。钢-混凝土组合梁斜拉桥由于混凝土的徐变使得组合梁截面发生应力和内力的重分布,徐变作用使得混凝土桥面板得到了一定程度的卸载,将一部分应力和内力转移由钢主梁来承担,组合梁截面混凝土桥面板的压应力减小,而钢主梁的压应力增大。研究还发现,改变徐变参数加载龄期和相对湿度,对十年徐变引起的挠度和应力影响都很明显。将考虑滑移的典型梁段的应力与徐变引起的应力叠加发现,大桥在成桥十年后的应力在合理范围内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢-混凝土组合梁在斜拉桥中的应用
• 1.3 研究背景
• 1.4 钢-混凝土组合梁在国内外研究概况
• 1.4.1 钢-混凝土组合梁在国外的研究概况
• 1.4.2 钢-混凝土组合梁在国内的研究概况
• 1.5 混凝土收缩徐变在国内外研究概况
• 1.6 本文研究主要内容
• 第二章 混凝土徐变的基本理论研究
• 2.1 混凝土徐变的机理
• 2.2 混凝土徐变的影响因素
• 2.3 混凝土徐变的表示方法
• 2.3.1 徐变系数、徐变度和徐变函数
• 2.4 混凝土徐变计算的基本理论及分析方法
• 2.4.1 徐变计算的基本理论
• 2.4.2 混凝土徐变效应的分析方法
• 2.5 混凝土徐变预测模式
• 2.5.1 CEB-FIP系列模式
• 2.5.2 ACI209系列模式
• 2.5.3 英国规范BS模式
• 2.5.4 BP系列模式
• 2.5.5 我国规范采用的混凝土徐变计算模式
• 2.6 本章小结
• 第三章 钢-混凝土组合梁非线性有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 有限单元法及有限元软件介绍
• 3.2.1 有限单元法介绍
• 3.2.2 ANSYS软件介绍
• 3.2.3 ANSYS高级分析技术—子模型技术综述
• 3.3 有限元建模
• 3.3.1 九江大桥修复工程简介
• 3.3.2 全桥有限元模型的建立
• 3.3.3 典型梁段有限元模型的建立
• 3.4 有限元模型加载及结果分析
• 3.4.1 活载几何非线性分析方法
• 3.4.2 典型梁段滑移的分布
• 3.4.3 竖向的位移对比分析
• 3.4.4 应力对比分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢-混凝土组合梁斜拉桥徐变效应研究
• 4.1 概述
• 4.2 基本假定
• 4.3 Midas中收缩徐变的实现方法
• 4.4 九江大桥修复工程钢-混凝土组合梁徐变效应分析
• 4.4.1 有限元模型的建立
• 4.4.2 徐变对位移的影响
• 4.4.3 徐变对应力的影响
• 4.4.4 徐变对内力的影响
• 4.4.5 徐变参数分析
• 4.5 考虑滑移的钢-混凝土组合梁徐变效应研究
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件