【摘要】：預應力混凝土梁作為橋梁工程中常用的結構形式,多用于公路網中、小跨徑橋梁。季凍區(qū)預應力混凝土橋梁在運營中,其組成材料在氣候、環(huán)境等自然因素的影響下會逐漸發(fā)生老化,而日益增加的汽車荷載作用使橋梁構件的力學性能不斷衰減,加之早期橋梁設計規(guī)范中設計荷載與現(xiàn)行規(guī)范之間的差異,導致在役預應力混凝土橋梁多處于帶裂縫工作階段。裂縫將會危及橋梁的安全性與耐久性,所以需要對結構修補加固處理。為了設計維修改造方案和確定維修的優(yōu)先級,必須確定帶裂縫的預應力混凝土梁的使用情況和剩余使用壽命,進而做出科學合理的維修改造方案。因此,對在役帶裂縫工作的預應力混凝土梁承載能力評價和剩余使用壽命研究具有重要的工程使用價值。本論文結合遼寧省交通廳科技項目“既有橋梁承載能力評價及加固技術研究(201512)”和“中央高�；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目(2572017AB01)”,對10片季凍區(qū)服役20年的預應力混凝土空心板梁開展了抗彎承載力和抗剪承載力退化機理試驗研究。在試驗梁受彎受剪靜力荷載試驗基礎上,重點分析了預應力混凝土試驗梁受力響應變化規(guī)律、受彎和受剪承載力、彎曲裂縫寬度變化規(guī)律、受彎區(qū)豎向開裂對截面抗彎剛度退化影響、斜裂縫寬度變化規(guī)律、剪壓區(qū)斜向開裂對截面抗剪剛度退化影響。論文對季凍區(qū)服役20年的預應力混凝土空心板試驗梁進行了專項檢測、材料性能和承載力試驗,在此基礎上建立ANSYS有限元模型,通過試驗梁荷載試驗測量值與有限元計算值對比,對季凍區(qū)服役20年的預應力混凝土空心板試驗梁受力響應狀態(tài)和承載力作出評價;以粘結-滑移理論為基礎,考慮梁內不同類型鋼筋間的應力重分布問題,確定鋼筋應力分配系數(shù),給出了預應力混凝土梁彎曲裂縫寬度計算的數(shù)值模型;結合截面非線性分析計算理論,研究了預應力混凝土梁自截面開裂到破壞階段全過程截面抗彎剛度隨彎曲裂縫開展的變化規(guī)律,提出了以裂縫特征為參數(shù)的預應力混凝土梁抗彎剛度損失的計算方法;分析了不同剪跨比對預應力混凝土空心板梁結構剪壓區(qū)斜裂縫發(fā)展的影響規(guī)律,建立了以剪跨比為參數(shù)的預應力混凝土梁斜裂縫寬度計算公式;以現(xiàn)有剪切剛度退化模型和斜裂縫寬度計算公式為基礎,建立了以預應力混凝土梁斜裂縫最大寬度計算有效剪切剛度的分析模型,定量的分析了斜裂縫開裂對剪切剛度的影響;根據季凍區(qū)環(huán)境特點,建立了混凝土和預應力鋼筋材料性能退化計算模型,結合結構設計原理給出了預應力混凝土梁的時變抗力退化計算模型,在運營荷載基礎上分析了時變可靠度,并進行了中國季凍區(qū)預應力混凝土梁剩余使用壽命預測。論文通過對季凍區(qū)在役預應力混凝土梁試驗研究和數(shù)值分析,得到的計算公式和模型為季凍區(qū)在役預應力混凝土梁橋設計驗算、加固維修以及管理養(yǎng)護策略提供了依據。
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441
【圖文】：

凝土空心板橫向聯(lián)系采用企口式鉸接法連接。為研究在季凍區(qū)服役２０年的預應力混凝逡逑土空心板梁的受力特性，同時為后續(xù)新建其他道路橋梁采用本板梁設計提供依據，本文逡逑選取拆除板梁中外觀較為完整的１０片進行破壞性試驗。下圖２－１為季凍區(qū)在役預應力逡逑混凝土空心板試驗梁所處的地理位置和原橋板位置示意。逡逑Xu逡逑圖２－１試驗梁位置逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔ邋ｂｅａｍｓ逡逑預應力混凝土空心板試驗梁的計算跨徑為１５．６ｍ，斜交角為９０°，寬度為９９ｃｍ，高逡逑度７０ｃｍ，中心挖空截面為圓型直徑５０ｃｍ，頂板厚度為８ｃｍ、底板厚度為１２ｃｍ，空心逡逑板采用Ｃ４０混凝土澆筑。試驗梁內預應力鋼筋采用彡，１５．２４邋（７彳５）鋼絞線，標準強度逡逑１８６０ＭＰａ，張拉控制應力１３９５ＭＰａ，縱向非預應力鋼筋為ＨＲＢ３３５級直徑１２ｍｍ的鋼逡逑筋，箍筋為Ｑ２３５直徑８ｍｍ的鋼筋。下圖２－２給出試驗梁鋼筋和截面構造圖。逡逑＞＿８？＿ｔ逡逑Ａ邋８箍筋邐４根Ｂ邋１２普通鋼筋邐８．５邋．＾，２６＾，２３＾邋８．５逡逑：１＾邐＾＇１邐１邋ｙ邋１＾＝＇邐＾邋＾逡逑．．ｎ．邐Ｉｌ４根５鋼絞線＋２根Ｂ邋１２普通鋼筋邐１４根７．４邋５鋼絞線逡逑１８｜邐９ｘ１０邐１，邐６９ｘ２０邐ｊ

凝土空心板橫向聯(lián)系采用企口式鉸接法連接。為研究在季凍區(qū)服役２０年的預應力混凝逡逑土空心板梁的受力特性，同時為后續(xù)新建其他道路橋梁采用本板梁設計提供依據，本文逡逑選取拆除板梁中外觀較為完整的１０片進行破壞性試驗。下圖２－１為季凍區(qū)在役預應力逡逑混凝土空心板試驗梁所處的地理位置和原橋板位置示意。逡逑Xu逡逑圖２－１試驗梁位置逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔ邋ｂｅａｍｓ逡逑預應力混凝土空心板試驗梁的計算跨徑為１５．６ｍ，斜交角為９０°，寬度為９９ｃｍ，高逡逑度７０ｃｍ，中心挖空截面為圓型直徑５０ｃｍ，頂板厚度為８ｃｍ、底板厚度為１２ｃｍ，空心逡逑板采用Ｃ４０混凝土澆筑。試驗梁內預應力鋼筋采用彡，１５．２４邋（７彳５）鋼絞線，標準強度逡逑１８６０ＭＰａ，張拉控制應力１３９５ＭＰａ，縱向非預應力鋼筋為ＨＲＢ３３５級直徑１２ｍｍ的鋼逡逑筋，箍筋為Ｑ２３５直徑８ｍｍ的鋼筋。下圖２－２給出試驗梁鋼筋和截面構造圖。逡逑＞＿８？＿ｔ逡逑Ａ邋８箍筋邐４根Ｂ邋１２普通鋼筋邐８．５邋．＾，２６＾，２３＾邋８．５逡逑：１＾邐＾＇１邐１邋ｙ邋１＾＝＇邐＾邋＾逡逑．．ｎ．邐Ｉｌ４根５鋼絞線＋２根Ｂ邋１２普通鋼筋邐１４根７．４邋５鋼絞線逡逑１８｜邐９ｘ１０邐１，邐６９ｘ２０邐ｊ

【參考文獻】

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本文編號：2731199