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《天津大学》 2007年
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预应力混凝土曲线箱型梁剪力滞效应理论分析与试验研究

卢海林  
【摘要】: 目前,国内外对曲线箱型梁剪力滞效应的研究仅限于学术讨论,我国桥梁设计规范也未列入,但实践证明对剪力滞效应的忽略会给桥梁的安全使用带来隐患。本文对曲线箱型梁剪力滞效应进行了系统的理论分析与试验研究,因而具有重要的理论意义和工程价值。 本文研究工作的创新性和取得的研究成果主要表现在以下几个方面: (1)曲线箱型梁剪力滞效应的理论分析与试验研究。基于板壳有限元理论,采用8结点平面壳单元建立空间有限元模型,并编制了相应分析程序,经与典型算例和基于现行规范设计的两个预应力混凝土曲线箱型梁模型试验的实测结果比较,理论计算值与试验测试值符合较好。说明计算模型的选取、计算公式的推导在理论上是完整的,能反映了曲线箱型梁的实际应力状态。 (2)曲线箱型梁剪力滞效应参数分析与剪力滞系数定义的改进。利用所推导的曲线箱型梁剪力滞效应方程,进行了剪力滞效应参数分析。分析表明曲线箱型梁剪力滞效应与其曲率中心角、宽跨比、宽高比、宽厚比、板厚比以及荷载型式等因素有关。与直线箱型梁一样,宽跨比的影响最为显著。通过分析更进一步揭示了曲线箱型梁剪力滞效应产生的原因,并发现现有曲线箱型梁剪力滞系数定义混淆了扭转和剪力滞效应对正应力不均匀分布的影响,特别是不能准确地反映出腹板附近的应力变化趋势和不均匀分布程度。通过改进,可以滤掉扭转对正应力不均匀分布的影响,使得剪力滞系数能真正反映由于剪力传递不均匀而导致的正应力分布状况。 (3)预应力对曲线箱型梁剪力滞效应的影响分析与试验研究。应用空间矢量理论分析了预应力曲线箱型梁中预应力束的作用特点,采用等效荷载法计算了空间预应力束预应力摩擦损失、预应力束空间等效荷载等,重点分析了弹性阶段预应力对曲线箱型梁剪力滞效应的影响。与模型试验的实测结果比较,符合较好。 (4)预应力混凝土曲线箱型梁非线性分析。建立了钢筋混凝土材料模型的本构关系和破坏准则,应用ANSYS有限元通用软件对预应力混凝土曲线箱型梁试验模型进行了非线性分析,得出各试验工况下预应力混凝土曲线箱型梁破坏特征。经与模型试验比较,理论分析值与试验测试值吻合较好。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U441.5

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