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预应力混凝土梁桥弯曲孔道接触应力研究

作　者: 郭志伟
导　师: 张开银
学　校: 武汉理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 预应力构件 弯曲孔道 曲率半径 接触应力
分类号: U448.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


运营中的大跨径预应力混凝土梁桥箱梁普遍开裂,严重影响了桥梁结构的安全性和耐久性,造成了桥梁过早的失效和破坏。尽管存在施工方面的原因,但结构设计理论不足,是预应力混凝土箱梁开裂的主要原因。论文将理论分析、模拟计算与试验研究相结合,对预应力混凝土弯曲孔道预应力筋和混凝土之间的接触应力做了较深入的研究。论文首先以弹性接触理论为基础,根据其弯曲孔道预应力筋和混凝土之间的接触应力分布,指出了现有公路桥规中弯曲孔道预应力损失计算公式的缺陷,并用试验印证其接触应力假设的不合理性。在理论分析的指导下,论文以麻(城)武(汉)高速公路观石河预应力混凝土连续刚构桥为背景,在T构预应力混凝土箱梁悬臂施工过程中,在其不同位置、不同长度、不同张拉力下的纵向预应力束上粘贴光纤光栅应力传感器；在纵向预应力束张拉时,分别测试混凝土箱梁和纵向预应力变化,总结出沿程的预应力分布规律,进而分析弯曲孔道预应力筋和混凝土之间的接触应力对预应力损失的影响。最后,运用有限元分析软件ANSYS,分别建立了平面有限元以及空间有限元模型,探讨了弯曲孔道预应力筋和混凝土之间的接触应力随弯曲半径和弯曲角度的变化规律,进一步论证了现行预应力损失计算公式的不合理性。通过理论分析和试验研究,本文得到如下结论：①预应力筋的张拉过程中,预应力筋与弯曲孔道相互接触面间的接触压力分布非常复杂。基于弹性接触理论,两者接触面间的应力分布不仅与张拉力大小有关,也与预应力钢筋和混凝土的弹模和曲率半径等因素有关。②弯曲孔道预应力筋和混凝土间的接触应力从零点开始,经过一个快速增大的过程后,应力趋于缓和。③弯曲孔道预应力筋和混凝土间的接触应力随着曲率半径的减小而迅速增大,设计弯曲孔道时应注意弯曲段的曲率半径不宜过小。④弯曲孔道预应力筋和混凝土间的接触应力随弯曲角度的变化较小,但是由于弯曲角度的增大,高应力区也相应增大,致使预应力的损失也增大。

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按材料分 > 预应力钢筋混凝土桥
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