高墩小半径曲线梁桥收缩徐变和温度效应研究

论文摘要

曲线桥具有占地面积小、能够实现各向互通等优点,已成为现代交通工程中的一种重要桥型,同时,它具有弯扭耦合的力学性质。对于多次超静定连续刚构桥,在混凝土收缩和徐变、预应力以及温度荷载作用下,会引起结构内力重分布和结构次内力,其力学性质更加复杂。目前相关规范对其设计和施工没有明确的规定,实际工程中曾出现过抗扭支座内侧脱空、箱梁整体外移以及墩身开裂等桥梁工程病害。本文依托深圳市交通局“梧桐山立交高墩小半径曲线梁桥结构分析与研究”项目,应用有限元方法,建立结构三维实体模型,分析其在混凝土收缩徐变、均匀温度和梯度温度作用下的力学性能和力学性能随墩高和曲率半径改变的变化规律,所得结论可供相关人员在设计和加固工作中参考。本文首先分析混凝土收缩和徐变对曲线桥力学性能的影响。收缩和徐变对结构的影响应先确定两者随时间的发展模式,再选择合适的方法在通用软件中实现。文中按我国桥梁通用规范规定的收缩和徐变发展模式,收缩采用等效降温的方法、徐变采用按龄期调整有效模量法。然后分析了不同墩高和曲率半径对曲线桥力学性能的影响规律。随后分析了均匀温度对曲线桥力学性能的影响。均匀温度对结构的影响应先确定桥址处环境温度变化范围和桥梁的成桥温度。本文根据深圳市气象局提供的深圳地区10年温度记录和我国桥梁规范规定的均匀温度荷载为依据;该桥目前处于施工阶段,分析中成桥温度采用前述10年的平均温度。然后分析了不同墩高和曲率半径对力学性能的变化规律。本文最后分析了梯度温度对曲线桥力学性能的影响。梯度温度对结构的影响应先确定梯度温度分布模式以及梯度温度峰值。文中通过温度试验确定梯度温度分布,参考桥梁荷载规范确定其峰值。并分析了不同墩高和曲率半径对曲线桥在前述梯度温度作用下力学性能的变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 曲线梁桥温度场的确定
• 1.2.2 曲线梁桥在温度作用下的应力与变形
• 1.2.3 收缩和徐变对曲线梁桥应力与变形的影响
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 混凝土收缩和徐变效应
• 2.1 收缩应变和徐变系数
• 2.1.1 收缩应变和徐变系数取值
• 2.1.2 模拟方法
• 2.2 收缩徐变作用下曲线桥力学性能
• 2.2.1 模型概况与荷载及边界条件
• 2.2.2 曲线桥力学性能
• 2.3 曲率半径和墩高对曲线桥力学性能的影响
• 2.3.1 曲线桥力学性能随曲率半径变化规律
• 2.3.2 曲线桥力学性能随墩高变化规律
• 2.4 本章小结
• 第3章 均匀温度效应
• 3.1 均匀温度荷载
• 3.2 均匀温度作用下结构的变形
• 3.3 均匀温度作用下曲线桥力学性能
• 3.3.1 分析方法
• 3.3.2 曲线桥力学性能
• 3.4 墩高和曲率半径对曲线桥力学性能的影响
• 3.4.1 曲线桥力学性能随墩高的变化规律
• 3.4.2 曲线桥力学性能随曲率半径的变化规律
• 3.5 本章小结
• 第4章 梯度温度效应
• 4.1 各国规范规定梯度温度比较
• 4.2 梯度温度试验
• 4.2.1 试验构件尺寸拟定
• 4.2.2 温度采集装置及其布置
• 4.2.3 梯度温度试验测量结果分析
• 4.2.4 拟定温度场
• 4.3 梯度温度作用下结构的变形
• 4.4 梯度温度作用下曲线梁桥力学性能
• 4.4.1 分析方法
• 4.4.2 曲线桥力学性能
• 4.5 墩高和曲率半径对曲线桥力学性能的影响
• 4.5.1 曲线桥力学性能随墩高的变化规律
• 4.5.2 曲线桥力学性能随曲率半径的变化规律
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢