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大跨预应力混凝土箱梁桥非荷载效应及预应力损失研究

汪剑  
【摘要】: 混凝土薄壁箱梁桥在温度和混凝土收缩徐变等非荷载作用下的结构反应以及预应力损失问题是桥梁工程界迫切需要解决但又尚未完全解决的一个极为复杂的问题,结合具体工程实际,对这一复杂的问题进行研究,以期能获得混凝土薄壁箱梁桥在非荷载作用下的结构确切反应,此举对混凝土薄壁箱梁在现代大跨桥梁中的可靠应用具有极为重要的实用价值和相应的理论意义。本文依托湖南省交通厅项目“混凝土薄壁箱梁桥的非荷载效应研究”对大跨预应力混凝土薄壁箱梁桥进行了一系列的现场测试与分析,包括混凝土薄壁箱梁的温度场及其效应、箱梁桥的收缩徐变效应和箱梁预应力损失等试验研究与分析。主要研究内容如下(分三个方面): 1.箱梁温度场及温度效应 (1)对两座大跨预应力混凝土箱梁桥在其施工阶段和运营阶段进行了多次温度场及温度效应的现场测试,取得了不同季节下的箱梁典型温度场数据及相应的结构反应,并对其进行了详细的分析,探讨了桥面铺装层、箱梁梁高等因素对箱梁正温差的影响;此外本文采用ANSYS对箱梁温度场(包括正温差和负温差)进行了理论分析,并考虑了多种因素的影响,其计算结果与实测值吻合较好,表明本文所采用的上述计算方法及各项物理参数、边界条件的确定是合理的,在此基础上,归纳总结出能够同时考虑箱梁竖向和横向温差的二维温差模式,其相关结论可供箱梁桥设计参考; (2)采用ANSYS及本文所提出的温差模式对两箱梁桥进行了温度效应的空间分析,其结果表明本文所提出的箱梁二维温差模式可以较好地模拟箱梁的实际情况;此外本文还对各国桥梁规范中的温度梯度模式和温度设计值的取值问题进行了分析讨论,分析结果表明对于箱梁正温差效应,可选用本文所提出的日照温差模式,其温度设计值建议取为20~25℃之间,而对于负温差效应,建议选用BS 5400负温差模式,其温度设计值建议取为10~14℃之间; (3)箱梁桥的温度效应分析结果同时表明,箱梁在正温差作用下的横向应力及箱梁在负温差作用下的效应应予以重视,为此本文应用能量变分法原理对箱梁的温度应力进行了分析,所提出的方法能够同时考虑箱梁的纵向温度应力和横向温度应力,且其计算结果与ANSYS计算值吻合较好,表明了本文方法的正确性,可为箱梁桥的相应分析提供参考。 2.箱梁桥收缩徐变及其效应 (1)对两座大跨预应力混凝土箱梁桥进行了5年的跟踪观测,取得了大批详


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