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淮河特大桥主桥下部结构应力分析

作　者: 占建斌
导　师: 余天庆；李恒太
学　校: 湖北工业大学
专　业: 结构工程
关键词: MIDAS 大体积混凝土 墩柱 温度应力 有限元分析
分类号: U441.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 32次
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内容摘要


近年来,伴随着我国现代化建设的蓬勃迅速发展,桥梁施工、设计技术的日益成熟,出现了大体积混凝土结构承台、锚锭、塔等的大量使用；同时由于混凝土结构的导热性能差及周围自然环境的作用,混凝土固化过程中释放出的水化热使混凝土结构内外温度不一,形成很大的温度梯度,由此产生的温度变形将使结构产生很大的温度应力。通常在施工中对桥梁采取的防裂措施不当会引起混凝土温度应力超过其抗拉强度,而使结构开裂,直接影响到桥梁结构的安全使用。因此温度是导致墩柱产生裂缝的主要原因之一,结合桥梁自身的特点来研究温度场及温度应力的规律是有必要的。本文的研究内容以京沪高铁淮河特大桥为背景,并在现场实测和模拟试验的基础上,研究淮河特大桥主桥墩柱温度场及温度应力的发展变化规律。通过有限元软件对整个施工工程进行模拟,并将实测温度数据与模拟温度进行比较分析,同时对温度应力场进行分析,最后得出一般规律。本文研究的主要内容如下：(1)在已有成果的基础上,叙述大体积混凝土的发展及应用,介绍大体积混凝土开裂的主要原因及防裂措施,分析大体积混凝土温度应力产生机理、危害及控制方法；(2)建立大体积混凝土温度应力分析的有限元公式,阐述了混凝土温度场和应力场的有限元模拟分析的计算原理；(3)运用有限元软件MIDAS,建立大桥墩柱大体积混凝土有限元计算模型,对浇筑温度场进行仿真对比分析,研究了温度场及温度应力场在墩柱内部随时间变化的发展和分布规律；(4)运用有限元软件MIDAS对静力荷载作用下墩柱的应力进行模拟分析；(5)提出,施工时采用有效的温控措施,减少大体积混凝土内外温差,使混凝土内部温度变化更均匀,从而达到大体积混凝土内部温度应力场规律更加合理,以便减少裂缝产生。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 前言  9-15
  1.1 问题的提出和研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 国外的研究现状  10-12
    1.2.2 国内的研究现状  12-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-15
第2章 混凝土裂缝与温度应力  15-23
  2.1 混凝土的裂缝种类  15
  2.2 混凝土的特性  15-17
    2.2.1 混凝土收缩特性  15-16
    2.2.2 混凝土的塑性收缩  16
    2.2.3 混凝土的炭化收缩  16
    2.2.4 混凝土的干缩  16
    2.2.5 混凝土的徐变性  16-17
    2.2.6 混凝土的混合不均匀性  17
    2.2.7 混凝土的弹性模量  17
  2.3 温度应力产生的原理及发展过程  17-19
  2.4 温度裂缝的产生机理及危害  19-21
    2.4.1 混凝土损伤—断裂破坏机理  19
    2.4.2 温度裂缝产生的原因  19-20
    2.4.3 温度裂缝具有的危害  20-21
  2.5 常用的温控防裂措施  21-22
  2.6 本章小结  22-23
第3章 混凝土温度场与温度应力场的计算理论  23-38
  3.1 水泥水化热与混凝土绝热温升  23-25
  3.2 热传导理论介绍  25-31
    3.2.1 温度场的基本方程式  25-26
    3.2.2 热传导理论概述  26-31
  3.3 稳定与不稳定温度场的有限元计算  31-35
    3.3.1 稳定温度场的有限元法  31-33
    3.3.2 不稳定温度场的有限元法  33-35
  3.4 温度应力的有限元法  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 温度场及温度应力仿真分析及工程应用  38-53
  4.1 工程概述及有限元模型  38-40
    4.1.1 工程概述  38-39
    4.1.2 有限元模型的建立  39-40
  4.2 计算参数资料  40-41
  4.3 大体积混凝土温度应力场的MIDAS模拟方法  41-42
    4.3.1 MIDAS的主要功能简介  41-42
    4.3.2 MIDAS水化热温度应力分析的主要步骤  42
  4.4 施工过程模拟  42-43
  4.5 工程模拟计算及结果分析  43-52
    4.5.1 墩柱温度场的MISAD模拟分析  43-48
    4.5.2 桥墩墩柱温度应力场模拟分析  48-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章 墩柱静力模拟试验  53-66
  5.1 静力荷载试验  53-65
    5.1.1 静载试验简介  53
    5.1.2 桥梁静力试验目的  53
    5.1.3 静力试验的步骤  53-54
    5.1.4 静力试验工程应用  54-65
  5.2 本章小结  65-66
第6章 温控防裂措施  66-68
第7章 结论与展望  68-69
  7.1 结论  68
  7.2 展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录 攻读硕士期间发表的论文  73

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学 > 应力分析、温度应力
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