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大跨径预应力混凝土连续箱梁横隔板设计理论研究

作　者: 彭亚军
导　师: 王宗林
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 横隔板水化热温度场湿度场徐变畸变
分类号: U448.213
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着混凝土箱形梁在工程中的广泛的应用,混凝土在浇筑过程和养护过程中释放的水化热造成的温度梯度、湿度扩散形成不均匀湿度梯度造成不均匀干缩变形、徐变的发展和外荷载的作用对带横隔板的箱梁都有不可忽视的影响。本研究的目的是通过建立大跨径混凝土箱梁局部实体有限元模型和全桥的板壳单元有限元模型,研究和分析带有横隔板的墩顶梁段和跨中梁段模型在水化热、收缩和徐变、横向预应力、竖向预应力、支反力和畸变作用下的受力规律,以期对带有横隔板的混凝土连续梁的设计和施工进行理论研究和指导。本文通过对箱梁进行仿真模拟分析,主要工作和研究成果有:(1)本文通过模拟混凝土箱梁水化热三维温度场,分析和总结了水化热温度场的分布变化规律和对箱梁应力的影响,并提出了减小水化热引起的温度梯度的具体措施。(2)本文通过模拟混凝土箱梁三维湿度场,分析和研究了由于湿度扩散引起的混凝土收缩应变的变化规律,探讨了混凝土不均匀干缩变形引起的混凝土表层拉应力对裂缝的影响。本文分析和探讨了影响收缩应力的因素,提出了控制混凝土收缩应力的有效途径。(3)本文通过对局部梁段进行应力应变分析,分析了箱梁横隔板容易出现应力集中的区域,并对横隔板普通钢筋的配置提出建议。(4)通过分析和研究箱梁在浇筑和养护过程中水化热效应、收缩效应和徐变效应的应力峰值出现时期,并结合局部梁段的应力应变分析,探讨通过调整施工时间和采取其他措施,减弱三者综合受力产生的影响。(5)通过对带横隔板的箱梁进行畸变分析,研究了横隔板对抑制箱梁畸变翘曲的作用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-13
  1.1 连续箱梁桥的现状及发展前景  8-9
  1.2 箱形梁的受力特点及研究现状  9-10
    1.2.1 箱形梁的受力特点  9
    1.2.2 国内外的研究现状  9-10
  1.3 课题的提出及研究的意义  10-12
  1.4 本文主要的研究内容  12-13
第2章桥梁结构分析原理概述  13-19
  2.1 热传导理论  13
  2.2 湿度传导理论  13-14
  2.3 徐变计算理论  14-15
  2.4 箱梁的畸变理论  15-17
  2.5 本章小结  17-19
第3章墩顶横隔板应力分析  19-52
  3.1 桥梁实例简介  19-21
  3.2 全桥有限元模型分析  21-22
  3.3 墩顶局部实体模型的建立  22-23
  3.4 横隔板水化热效应分析  23-32
    3.4.1 三维温度场的建立  24-26
    3.4.2 温度场分析  26-29
    3.4.3 温度应力分析  29-32
  3.5 横隔板收缩效应分析  32-41
    3.5.1 三维湿度场的建立  32-35
    3.5.2 湿度场分析  35-37
    3.5.3 收缩应力分析  37-41
  3.6 横隔板徐变效应分析  41-46
    3.6.1 按龄期调整的有效模量取值  42-44
    3.6.2 徐变效应分析  44-46
  3.7 墩顶局部静力分析  46-50
  3.8 本章小结  50-52
第4章跨中横隔板应力分析  52-72
  4.1 跨中梁段局部实体模型的建立  52-53
  4.2 跨中梁段水化热效应分析  53-58
    4.2.1 温度场分布  53-55
    4.2.2 温度应力分析  55-58
  4.3 跨中梁段的收缩效应分析  58-64
    4.3.1 湿度场分布  58-60
    4.3.2 收缩应力分析  60-64
  4.4 跨中梁段的徐变效应分析  64-67
    4.4.1 按龄期调整的有效模量取值  64-65
    4.4.2 徐变效应分析  65-67
  4.5 跨中梁段的静力分析  67-70
  4.6 本章小结  70-72
第5章横隔板的设置对混凝土箱梁畸变影响  72-88
  5.1 分析模型的建立  72-74
  5.2 不同横隔板数量设置下的畸变效应分析  74-83
  5.3 不同横隔板厚度设置下的畸变效应分析  83-86
  5.4 本章小结  86-88
结论与展望  88-90
参考文献  90-94
攻读学位期间发表的学术论文  94-97
致谢  97

大跨径预应力混凝土连续箱梁横隔板设计理论研究

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