反复荷载作用下预应力混凝土梁力学性能模型试验研究

论文摘要

随着交通事业与经济的飞速发展,预应力混凝土梁桥以其刚度大、行车舒适、技术成熟等优点在公路上获得了广泛的应用,其在我国公路桥梁中占据相当大的比重。然而由于各种各样的原因,预应力混凝土梁桥在运营阶段主梁跨中下挠是一个较为普遍现象,结构的长期挠度远大于设计计算值,这对桥梁使用性能和结构安全产生不利影响,已成为此类桥梁发展的严重障碍。本文以交通部西部交通建设科技项目《大跨径预应力混凝土梁桥主梁下挠原因分析及对策研究》子课题三《大跨径预应力混凝土梁桥反复移动荷载的作用效应研究》为依托,对反复荷载作用下的预应力混凝土梁力学性能进行研究。本文通过对两种不同类型的T形模型实验梁,根据荷载大小的不同,进行了全预应力构件在普通状态、下缘出现拉应力而未开裂、下缘开裂但荷载仍未普通状态和下缘开裂小于0.1mm四种不同加载工况的反复荷载作用,对该梁在静力荷载下的混凝土正截面应变、典型截面的挠度和预应力筋有效预应力等参数的变化规律进行研究。试验成果表明,各工况作用下的混凝土正截面应变随着反复荷载作用次数增加而基本保持稳定；预应力混凝土梁的残余挠度随着反复荷载作用次数的增加有所增大；荷载挠度的变化与反复荷载作用次数和预应力度λ有一定的相关性,随着预应力度λ的减小,反复荷载作用次数对荷载挠度的影响愈加明显；预应力混凝土梁的预应力筋残余应变随着反复荷载作用次数的增大有所增大；预应力筋荷载应变与反复荷载作用次数和预应力度λ有一定的相关性,随着预应力度λ的减小,反复荷载作用次数对荷载挠度的影响愈加明显。预应力筋的应变和挠度变化之间呈现出较强的相关性。根据试验成果的分析,认为反复荷载作用对预应力梁的下挠有一定影响,根据试验成果,对反复作用次数与挠度进行回归分析,探讨了反复荷载作用下预应力梁的残余挠度变化规律,并且提出了开裂预应力混凝土简支梁的挠度修正计算方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概述
• 1.1 引言
• 1.1.1 大跨径预应力混凝土桥梁下挠问题
• 1.1.2 桥梁下挠问题原因分析
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 反复荷载作用下的预应力混凝土结构力学性能研究简介
• 1.2.2 反复荷载作用下的全预应力混凝土受弯构件力学性能
• 1.2.3 反复荷载作用下的部分预应力混凝土受弯构件力学性能
• 1.2.4 反复荷载作用下的部分预应力混凝土受弯构件变形性能
• 1.2.5 小结
• 1.3 主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 试验研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.3.3 研究方法及技术路线
• 第二章 模型试验
• 2.1 模型试验目的
• 2.2 模型设计准则
• 2.3 模型设计
• 2.2.1 混凝土配合比设计
• 2.3.2 模型梁参数
• 2.4 主要试验仪器与设备
• 2.4.1 加载和控制系统
• 2.4.2 数据采集与监测系统
• 2.5 反复荷载对预应力混凝土梁长期挠度影响试验方法
• 2.5.1 试验方法
• 2.5.2 测试截面与测点布置
• 2.5.3 试验工况和试验过程
• 2.5.4 试验工况理论计算
• 2.5.5 预应力筋应变测试截面与测点布置
• 2.6 试验数据的采集
• 2.7 试验数据的处理
• 2.8 小结
• 第三章 试验成果与分析
• 3.1 试验梁正截面应变试验成果与分析
• 3.1.1 工况一正截面应变变化规律分析
• 3.1.2 工况二正截面应变变化规律分析
• 3.1.3 工况三正截面应变变化规律分析
• 3.1.4 工况四梁正截面应变变化规律分析
• 3.1.5 应变试验成果分析
• 3.2 试验梁挠度变化规律影响
• 3.2.1 工况一挠度变化规律分析
• 3.2.2 工况二挠度变化规律分析
• 3.2.3 工况三梁挠度变化规律分析
• 3.2.4 工况四梁挠度变化规律分析
• 3.2.5 挠度变化规律回归分析
• 3.2.6 挠度变化规律分析
• 3.3 反复荷载对预应力筋应变变化规律影响
• 3.3.1 工况一预应力筋应变变化规律分析
• 3.3.2 工况二预应力筋应变变化规律分析
• 3.3.3 工况三预应力筋应变变化规律分析
• 3.3.4 工况四预应力筋应变变化规律分析
• 3.3.5 预应力钢筋应变规律回归分析
• 3.3.6 预应力筋应变与挠度变化规律的对比分析
• 3.3.7 预应力钢筋应变变化规律影响分析
• 3.4 反复荷载作用下的抗压弹性模量实验成果与分析
• 3.4.1 规范法弹性模量变化规律分析
• 3.4.2 割线弹性模量变化规律分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论和建议
• 4.1 主要结论
• 4.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢