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国内外公路桥梁混凝土构件设计方法对比分析

作　者: 王玉珠
导　师: 贡金鑫
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 公路桥梁钢筋混凝土预应力混凝土设计方法规范
分类号: U448.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着我国经济的高速发展,公路交通运输量突飞猛进。道路畅通是经济发展的重要保证,所以对公路桥梁的建设也提出了更高的要求。为了解国际上混凝土公路桥梁的设计理论和设计方法的发展,分析我国混凝土公路桥梁的设计方法与国外发达国家设计方法的差别,为今后我国规范的修订提供参考,本文结合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》修订专题,对中国公路桥涵设计规范JTG D62-2004、美国公路桥梁设计规范AASHTO LRFD 2007和欧洲规范EN 1992-2：2005混凝土设计方法进行了比较研究。具体内容包括：(1)归纳总结了中国、美国和欧洲混凝土公路桥梁设计规范的发展概况。(2)对比分析了中国、美国和欧洲规范中钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件正截面抗弯承载力、钢筋混凝土构件轴心受压承载力和偏心受压承载力的计算方法和最大、最小配筋率的规定。研究表明,对于混凝土受弯构件、配置普通箍筋的轴心受压构件和偏心受压短柱,三本规范的计算方法和承载力接近；中国和欧洲规范预应力钢筋的应力采用平截面假定计算,美国规范采用近似方法；对于配置螺旋箍筋的轴心受压构件,中国和美国规范的计算方法及所得受压承载力相差较大,中国规范直接考虑了螺旋箍筋的约束作用；对于偏心受压长柱,三本规范考虑二阶效应的方法不同,计算结果差别较大。对于最大配筋率和最小配筋率,中国规范受弯构件的最大配筋率大于欧洲规范的最大配筋率,美国规范的最小配筋率最大,欧洲规范的最小；美国规范轴心和偏心受压构件的最大和最小配筋率最大,欧洲规范的最大和最小配筋率最小。(3)对比分析了中国、美国和欧洲规范无腹筋和有腹筋钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件斜截面抗剪承载力的计算方法；将三本规范的抗剪承载力计算结果与试验结果进行了比较；比较了三本规范防止斜压破坏和最小配箍率的规定。结果表明,三本规范采用的计算模型不同,计算中考虑的影响因素也不尽相同；三本规范的计算值与试验结果比较偏于保守；三本规范都通过限制截面尺寸防止斜压破坏,按照美国规范计算的最大抗剪强度最大,中国规范的最小；中国规范的最小配箍率是定值,只与箍筋强度有关,美国和欧洲规范的最小配箍率随混凝土强度的增加而增大。(4)对比分析了中国、美国和欧洲规范先张法预应力混凝土不开裂构件的预应力损失,抗裂、应力和变形验算的相关规定,并给出了先张法预应力混凝土空心板的设计算例。三本规范考虑不同阶段预应力损失不同,计算混凝土收缩、徐变和钢筋松弛损失产生的预应力损失方法差异较大；中国规范的应力验算限制条件比美国和欧洲规范的多；对计算长期变形中国和美国规范采用放大系数法,欧洲规范直接计算长期变形。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11
  1.2 混凝土公路桥梁设计规范的发展  11-15
    1.2.1 中国规范  12-13
    1.2.2 美国规范  13-14
    1.2.3 欧洲规范  14-15
  1.3 本文主要内容  15-16
2 钢筋混凝土构件和预应力混凝土构件正截面承载力计算  16-43
  2.1 概述  16
  2.2 混凝土强度  16-18
  2.3 钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件  18-29
    2.3.1 基本假定  18-20
    2.3.2 计算模型  20-24
    2.3.3 承载力分析  24-26
    2.3.4 最大和最小配筋率  26-29
  2.4 钢筋混凝土轴心受压构件  29-32
    2.4.1 计算模型  29-31
    2.4.2 承载力分析  31-32
    2.4.3 最大和最小配筋率  32
  2.5 钢筋混凝土偏心受压构件  32-42
    2.5.1 构件类别划分  32-34
    2.5.2 计算模型  34-38
    2.5.3 承载力分析  38-40
    2.5.4 最大和最小配筋率  40-42
  2.6 本章小结  42-43
3 钢筋混凝土和预应力混凝土构件斜截面承载力计算  43-65
  3.1 概述  43
  3.2 无腹筋构件抗剪承载力  43-50
    3.2.1 计算理论  44-46
    3.2.2 对比分析  46-50
  3.3 有腹筋构件抗剪承载力  50-58
    3.3.1 计算理论  50-52
    3.3.2 计算方法  52-55
    3.3.3 对比分析  55-58
  3.4 不同规范抗剪承载力计算结果与试验结果的比较  58-60
  3.5 斜截面抗弯承载力  60-62
  3.6 最大和最小配箍率  62-63
  3.7 本章小结  63-65
4 先张法预应力混凝土受弯构件计算  65-108
  4.1 预应力混凝土构件的一般规定  65-66
    4.1.1 预应力混凝土构件的类别划分  65-66
    4.1.2 截面性质的取用  66
  4.2 张拉控制应力和预应力损失计算  66-72
    4.2.1 张拉控制应力  66-67
    4.2.2 预应力损失计算  67-72
  4.3 抗裂验算  72-74
  4.4 持久状况和短暂状况应力验算  74-76
    4.4.1 持久状况应力验算  74-75
    4.4.2 短暂状况应力验算  75-76
  4.5 变形验算  76-79
    4.5.1 变形计算  76-78
    4.5.2 变形限值  78-79
  4.6 计算实例  79-107
    4.6.1 按中国规范计算  80-89
    4.6.2 按美国规范计算  89-98
    4.6.3 按欧洲规范计算  98-107
  4.7 本章小结  107-108
结论  108-109
参考文献  109-112
附录A 欧洲规范中预应力构件传递长度的上限值计算  112-113
附录B 欧洲规范中收缩应变计算  113-115
附录C 欧洲规范中徐变系数的计算  115-117
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  117-118
致谢  118-119

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