本文關鍵詞： 混凝土箱梁 彎剪扭 復合受力 承載力 設計 模型試驗 強度關系 裂縫 時變 分析　出處：《浙江大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在役鋼筋混凝土箱梁橋一般都處于彎剪扭共同作用的復合受力狀態(tài)。本文結合國家自然科學基金項目“在役混凝土箱梁橋時變承載力的分析理論及試驗研究(51178416)”,以獨柱式鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋為背景,從理論、試驗和數(shù)值分析的角度對鋼筋混凝土箱梁的復合受力特性進行探索。主要研究內容及成果如下： (1)提出了基于桁架模型的復合受力鋼筋混凝土箱梁構件迭代配筋設計方法,并給出了詳細的計算流程。 (2)設計制作并完成了4個不同設計參數(shù)的獨柱式鋼筋混凝土雙跨連續(xù)箱梁復合受力模型試驗研究工作。研究探討了不同邊界及加載方式下箱梁的縱應力沿橫向的分布規(guī)律；對比給出了不同設計參數(shù)下箱梁的裂縫擴展特征及破壞模式；討論了不同配筋和寬跨比對箱梁強度、剛度等力學特性的影響。試驗結果驗證了提出的配筋設計方法的合理性。 (3)基于有限元軟件MSC.Marc的彈塑性+斷裂混凝土模型,同時考慮支座接觸效應和Rots裂縫面剪切模型,建立了試驗構件的有限元模型。與試驗對比結果表明,該模型可以較好的模擬試驗的加載過程,構件抗彎和抗扭剛度的變化規(guī)律及開裂模式均與試驗結果吻合良好。 (4)對獨柱式鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的橫向傾覆穩(wěn)定性進行了探討。分析認為,箱梁抗傾覆安全性驗算時應綜合考慮跨徑、截面形式、配筋等因素；設置抗拉支座可以顯著提高箱梁的抗傾覆能力,但墩梁固結對于改善箱梁橫向穩(wěn)定性的效果并不明顯。 (5)基于正截面抗彎承載能力計算方法,引入剪扭鋼筋混凝土構件的桁架理論,導出了復合受力混凝土箱梁的彎剪扭強度關系表達式,并提出了簡化計算公式。計算結果表明,對于彎扭構件,用所提出的簡化計算公式得到的彎扭強度關系曲線與試驗和數(shù)值結果均吻合較好；與本文4個彎剪扭箱梁構件的試驗結果相比,其計算結果整體偏于保守。 (6)提出了適用于鋼筋混凝土箱梁復合受力全過程分析的改進板-桁模型。該模型考慮了等效剪切厚度沿腹板的變化情況,可以進行復雜截面箱梁的復合受力全過程分析。與試驗對比結果表明,該模型可以較好地預測復合受力鋼筋混凝土箱梁構件的荷載-變形曲線和荷載-鋼筋應變曲線等力學響應；同時,還能進一步預測給出構件各箱壁的主應力(裂縫)傾角。 (7)提出了基于改進板-桁模型的復合受力鋼筋混凝土箱梁裂縫評估方法及流程。結合剪力墻等平面受力鋼筋混凝土構件裂縫控制問題的研究成果,通過提取非線性全過程分析過程中的主壓應變、主拉應變、等效剪切厚度等參數(shù),計算得到裂縫寬度和平均裂縫間距等特征參數(shù)。結果表明,不同加載等級下箱梁構件加載側腹板的平均裂縫間距計算結果與試驗觀測統(tǒng)計值吻合較好；在裂縫擴展階段,荷載-裂縫寬度的變化曲線與試驗觀測值基本一致。 (8)提出了綜合考慮粘結滑移效應及正交配筋效應的鋼筋修正本構模型；并進一步引入鋼筋和混凝土材料劣化模型,研究給出了基于改進板-桁模型的復合受力鋼筋混凝土箱梁時變承載力的計算流程。算例結果表明,對純扭和彎剪扭混凝土構件,考慮粘結滑移的鋼筋修正本構可以更好的模擬構件裂后抗扭剛度的退化情況。L1構件在壽命期內抗扭強度將經歷“提高-穩(wěn)定-下降”的過程,在給定的一般大氣環(huán)境和扭彎比受力條件下,100年后該構件抗扭強度會出現(xiàn)約15%的損失。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U441;U448.213

【參考文獻】

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本文編號：1513161