本文關(guān)鍵詞：交通荷載作用下既有箱梁橋拼寬受力性能與試驗研究

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【摘要】：本文介紹了橋梁拼寬接縫的連接形式、構(gòu)造方式,通過對交通管制、分時分段澆筑、布置施工夾具、設(shè)置臨時支撐、分層澆筑、施加鋼骨輔助體系等措施進行持續(xù)交通荷載作用下的數(shù)值分析及試驗論證,研究交通荷載下不同施工工藝對接縫混凝土的變形影響,以此來評判其工程效果并對拼寬設(shè)計提出建議。本文主要工作如下：(1)結(jié)合國內(nèi)外橋梁拼寬改造工程與技術(shù)的發(fā)展歷程,調(diào)研國內(nèi)外學(xué)者對橋梁拼寬設(shè)計、施工等方面的研究成果,總結(jié)了橋梁拼寬改造的原則,提出本文擬解決的問題與方法。(2)詳細(xì)介紹了Abaqus計算中兩種常用的混凝土本構(gòu)模型,包括混凝土彌散開裂模型和混凝土塑性損傷模型基礎(chǔ)理論,主要涉及模型開裂應(yīng)力.應(yīng)變計算、單軸應(yīng)力-應(yīng)變計算、裂面行為、屈服準(zhǔn)則、流動法則、滯回規(guī)則等。足尺節(jié)段試驗承載力計算采用混凝土損傷塑性模型,為后續(xù)推導(dǎo)接縫混凝土本構(gòu)關(guān)系破壞準(zhǔn)則做準(zhǔn)備。(3)建立Midas Civil舊橋模型,通過移動荷載追蹤器功能確定車輛荷載的最不利加載位置,從而布置Abaqus舊橋?qū)嶓w模型縱向荷載分布,得出四種交通組織方案下舊橋拼寬側(cè)的跨中撓度,作為施工期選取交通組織方案的依據(jù)。不中斷交通條件下進行橋梁拼寬施工,新舊橋面板接縫兩側(cè)垂直撓度差引起反向曲率,曲率超限將會引起混凝土早期開裂；本文將接縫兩側(cè)撓度差作為重要指標(biāo),以此來評定不同拼寬施工工藝有效性：建立新舊橋Abaqus整體模型,研究分時分段澆筑、布置施工夾具、設(shè)置臨時支撐及其幾種方案聯(lián)合應(yīng)用時對接縫兩側(cè)撓度差控制效果。(4)通過有限元計算整橋及節(jié)段模型混凝土接縫兩側(cè)撓度差以及傳遞剪力、彎矩值隨齡期等效的方法確定試驗?zāi)Ｐ瓦吔鐥l件、加載力峰值；進行樂清灣高架橋原位實驗,采集正常通行荷載下典型跨的豎向震動加速度及動撓度,對舊橋結(jié)構(gòu)接縫側(cè)實測撓度與模型計算值對比,進行實體模型修正,應(yīng)用雨流計數(shù)法統(tǒng)計行車頻率并制定試驗加載制度；進行試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計、制作、安裝、測點布置以及加載方案的擬定,為下一步足尺模型試驗奠定基礎(chǔ)。(5)針對車輛荷載作用下預(yù)制小箱梁橋的拼接構(gòu)造為研究對象進行三組足尺節(jié)段試驗,包括接縫混凝土一次澆筑成型(NON)、無輔助措施分層澆筑(DOL)、施加鋼骨輔助措施分層澆筑(SR)等3個組別試件。進行往復(fù)循環(huán)加載和單調(diào)破壞加載,研究了各組試件剪力傳遞、表觀質(zhì)量、承載性能、破壞失效模式、殘余變形特征等關(guān)鍵問題。研究表明,SR組撓度差曲線下降的斜率及其極限承載力均明顯大于前兩組試驗,說明車輛荷載下微幅振動會對混凝土強度發(fā)展、28d標(biāo)準(zhǔn)強度產(chǎn)生影響,設(shè)計及施工時必須采取相應(yīng)措施盡量減小其微幅振動。
【關(guān)鍵詞】：橋梁拼寬 接縫撓度差 交通荷載 受力性能 試驗研究
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441;U448.213
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 緒論13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 橋梁拼寬改造工程與技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 橋梁拼寬改造工程研究13-14
• 1.2.2 橋梁拼寬改造技術(shù)研究14-16
• 1.3 橋梁拼寬改造原則與方式16-18
• 1.3.1 橋梁拼寬改造原則16
• 1.3.2 橋梁拼寬橫向連接方式16-18
• 1.4 預(yù)制小箱梁橋拼寬改造現(xiàn)存主要問題18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 1.6 依托工程背景19-23
• 1.6.1 工程概況19-20
• 1.6.2 橋梁結(jié)構(gòu)形式20-21
• 1.6.3 拼寬設(shè)計方案21-23
• 2 ABAQUS計算中混凝土本構(gòu)模型23-32
• 2.1 混凝土彌散開裂模型(Concrete Smeared Crack Model)23-25
• 2.1.1 開裂應(yīng)力-應(yīng)變計算23-24
• 2.1.2 裂面行為24-25
• 2.1.3 屈服準(zhǔn)則25
• 2.1.4 流動法則25
• 2.1.5 滯回規(guī)則25
• 2.2 混凝土塑性損傷模型(Concrete Plasticity Damage Model)25-31
• 2.2.1 混凝土單軸應(yīng)力-應(yīng)變計算25-27
• 2.2.2 屈服準(zhǔn)則27
• 2.2.3 流動法則27-28
• 2.2.4 滯回規(guī)則28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 3 橋梁拼寬施工工藝研究32-49
• 3.1 概述32
• 3.2 有限元模型32-35
• 3.2.1 模型簡化與假設(shè)32-33
• 3.2.2 單元選取33
• 3.2.3 材料模型33-34
• 3.2.4 模型接觸約束34-35
• 3.3 實施交通管制35-39
• 3.3.1 擬定四種交通管制方案35
• 3.3.2 車輛加載布置方案35-37
• 3.3.3 四種交通管制方案下舊橋結(jié)構(gòu)應(yīng)力與撓度對比分析37-39
• 3.4 分時分段澆筑39-43
• 3.4.1 分段澆筑方案39-40
• 3.4.2 不同交通管制、分時分段方案下變形對比分析40-43
• 3.5 布置施工夾具43-46
• 3.5.1 施工夾具布置方案43-44
• 3.5.2 車輛加載工況布置44-45
• 3.5.3 不同夾具布置方案下變形對比分析45-46
• 3.6 設(shè)置臨時支撐46-48
• 3.6.1 臨時支撐布置方案46
• 3.6.2 不同支撐布置方案下變形對比分析46-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 4 足尺節(jié)段試驗?zāi)Ｐ驮O(shè)計制作與安裝49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 模型設(shè)計49-56
• 4.2.1 足尺節(jié)段模型試驗概況49
• 4.2.2 模型總體布置49-51
• 4.2.3 模型設(shè)計參數(shù)51-54
• 4.2.4 模型主要尺寸54-55
• 4.2.5 模型材料參數(shù)55-56
• 4.3 模型制作、加工與安裝56-61
• 4.3.1 新、舊箱梁節(jié)段制作56-59
• 4.3.2 模型加工與安裝59-61
• 4.4 模型加載制度61-64
• 4.4.1 加載系統(tǒng)61
• 4.4.2 實橋原位試驗61-62
• 4.4.3 加載制度確定62-64
• 4.5 試驗測試項目及測試方法64-67
• 4.5.1 位移64-65
• 4.5.2 鋼筋應(yīng)變65-66
• 4.5.3 外觀質(zhì)量檢測66-67
• 4.5.4 混凝土強度檢測67
• 4.6 本章小結(jié)67-69
• 5 預(yù)制小箱梁橋足尺節(jié)段模型試驗研究69-100
• 5.1 概述69
• 5.2 往復(fù)加載試驗結(jié)果分析69-84
• 5.2.1 NON組模型試驗結(jié)果分析69-74
• 5.2.2 DOL組模型試驗結(jié)果分析74-78
• 5.2.3 SR組模型試驗結(jié)果分析78-82
• 5.2.4 混凝土開裂控制指標(biāo)82-84
• 5.3 承載性能試驗結(jié)果84-92
• 5.3.1 NON組試驗主要結(jié)果與破壞特征84-87
• 5.3.2 DOL組承載性能試驗結(jié)果分析87-89
• 5.3.3 SR組承載性能試驗結(jié)果分析89-92
• 5.4 承載性能、破壞失效模式分析92-98
• 5.4.1 Abaqus塑性損傷模型材料定義92-93
• 5.4.2 Abaqus中金屬材料彈塑性變形行為93-95
• 5.4.3 足尺節(jié)段模型承載性能分析95-97
• 5.4.4 足尺節(jié)段模型破壞失效模式分析97-98
• 5.5 本章小結(jié)98-100
• 6 結(jié)論與展望100-103
• 6.1 結(jié)論100-101
• 6.2 設(shè)計、施工建議101
• 6.3 展望101-103
• 參考文獻103-106
• 作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文106-109
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集109

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