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预应力空心板梁预张拉性能分析及截面优化设计研究

陈孟杰  
【摘要】:预应力空心板梁因其跨越能力较大、施工方便、可大批量工厂化集中预制等诸多优点,使其在桥梁建设中,特别是高等级公路中得到了广泛的应用。但由于施工和设计等多方原因,空心板梁在预张拉阶段常出现局部承压裂缝,造成了较大的经济损失,因此研究空心板梁在局压作用下承载性能有着重要的实际价值;同时由于空心板梁的大批量使用,研究其截面采用何种形式和尺寸能带来最佳的经济性,也有着非常重要的实用意义,为此: 首先,本文采用有限元计算的方法,对一般结构承受局部压力时的应力分布情况进行了总结,得出在一般情况下局部承压区横向应力分布的普遍规律;总结并介绍了目前常用的混凝土局部承压强度理论和计算方法;同时,结合实际工程,对各规范中局部承压部分进行了计算比较。 其次,为了解空心板梁在预张拉阶段的应力及变形情况,本文对已有的16米空心板梁,进行了构件制作过程中预应力张拉工序下梁的端部应力应变检测试验。 然后,为进一步了解空心板梁在预张拉阶段的应力应变分布,本文对试验板梁建立精细的有限元模型,用两种荷载施加方式进行了分析计算,同时与试验结果作对比。 最后,本文利用有限元计算软件相应模块对空心板梁局部承压区进行拓扑优化分析,并根据优化结果改变计算模型重新计算,尝试改善空心板梁局部承压区应力集中情况;同时,编写程序对空心板梁截面形式和尺寸的经济性进行分析,并得出在本文工程条件中的最优截面。


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