【摘要】：本文針對近年來大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構橋在使用過程中普遍出現(xiàn)的開裂問題,以實際橋梁為依托對預應力作用下箱梁空間應力狀態(tài)展開研究:(1)闡述了在預應力作用下的箱梁錨固局部承壓區(qū)應力狀態(tài)和箱梁橫向內(nèi)力分布的研究現(xiàn)狀并加以總結和評價。(2)采用Ansys有限元分析軟件,針對箱梁預應力錨固區(qū)的受力特點,建立節(jié)段箱梁的實體有限元模型,計算了箱梁頂板束錨下的局部應力分布狀態(tài),并分析該局部應力分布的特點和規(guī)律。(3)數(shù)值分析計算表明:在頂板束預加力作用下,箱梁的頂板和腹板上的錨下局部應力可以分解成為平板的2種局部承壓問題。文中給出了分解的荷載和應力的等效計算公式,并進行了數(shù)值計算論證,同時還分析頂板與腹板的厚度比值對等效比例系數(shù)的影響。(4)將平板局部承壓的應力計算視作為平面應力問題,采用彈性力學方法,通過擬定三角級數(shù)的應力函數(shù)來求得平板局部承壓的局部應力級數(shù)解。(5)建立帶有預應力束管道的實體節(jié)段有限元計算模型,分析了腹板在預應力下彎束作用下的應力分布規(guī)律,并研究腹板厚度變化和下彎束的彎曲半徑的變化對腹板局部應力的影響,最后比較采用直線束和下彎束對腹板錨固區(qū)應力分布的影響。(6)針對跨中合攏區(qū)段底板預應力束產(chǎn)生的徑向力的作用,本文采用框架分析法,推導這種徑向力作用產(chǎn)生的箱梁的橫向內(nèi)力計算公式,并分析了該作用對箱梁的腹板應力的影響。本文的研究成果對連續(xù)剛構橋的設計具有實用的參考價值。
【圖文】：

混凝土的局部承壓強度遠大于其抗壓強度標準值[59]。對于此類現(xiàn)象，人們提出了兩種理論：其一是“套箍強化”理論，其實質(zhì)是假定局部承壓區(qū)混凝土應力超過限值后裂縫急劇開展產(chǎn)生側向變形，而承壓區(qū)周邊的混凝土通過套箍約束作用來限制其變形從而使得承壓區(qū)混凝土強度明顯提高；其二是以“剪切破壞機理”為基礎的局部承壓計算理論，其實質(zhì)是假定局部承壓區(qū)混凝土為一個帶多根“拉桿”的拱（如圖 2-2a）。其破壞主要分為兩個階段：第一階段，當局部承壓荷載達到開裂荷載crN 時（如圖 2-2b），部分拉桿橫向拉應力 x超過了混凝土極限抗拉強度tf 而破壞，出現(xiàn)局部縱向微裂縫，但此時尚未出現(xiàn)拱機構破壞；第二階段，當承壓荷載繼續(xù)增加時，裂縫將進一步向下延伸，導致拱頂部位出現(xiàn)了內(nèi)力重分布，“拉桿”的合力到拱頂壓力中心的距離1K h 繼續(xù)加大。當達到破壞荷載時，承壓板下的混凝土受剪壓作用形成楔形體，，產(chǎn)生剪切滑移面，最終楔形體劈裂導致機構破壞（如圖 2-2c）。

預應力束錨固區(qū)混凝土的應力分布規(guī)律，工程界已經(jīng)進行大初，研究人員將錨固區(qū)的混凝土體分為局部區(qū)和總體區(qū)進行底面（構件錨固端面）以下約一倍邊長范圍內(nèi)的區(qū)域稱為局域稱為總體區(qū)。在局部區(qū)內(nèi)，由于混凝土所受的主壓應力較局部承壓強度進行分析和驗算；在總體區(qū)內(nèi)，由于混凝土常出區(qū)混凝土進行抗裂分析和驗算。研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)之前劃分方法過于簡單并不能滿于線彈性有限元分析的結果，人們將預應力束錨固區(qū)重新劃：第一個為承壓應力區(qū),其主要分布在錨墊板下方的混凝土表區(qū)）；第二個是劈裂應力區(qū)，其主要位于錨下一定深度范圍內(nèi)拉應力區(qū)）；第三個為剝落應力區(qū)，其主要分布在混凝土自由區(qū)以上的拉應力區(qū)。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U441

【參考文獻】

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本文編號：2666663