竖向预应力对混凝土箱梁抗剪性能影响的研究(硕士论文).pdf

摘要在现代桥梁设计中,箱形截面构件以其良好的空间受力性能和稳定性而成为许多桥梁设计者首选的结构形式,虽然混凝土箱梁应用极为普遍,但其设计理论并非十分完善,混凝土箱梁的抗剪设计问题就是有待完善的内容之一。影响箱梁受剪性能的因素是多方面的,需要大量的试验研究和理论分析。基于此,本文选取竖向预应力这一影响因素,对配置竖向预应力筋混凝土箱梁的抗剪性能开展研究。主要完成了以下工作:怨谕饣炷料淞嚎辜粞芯康姆⒄购拖肿匆约拌旒芾砺鄣姆⒄菇辛综述,并结合对箱梁抗剪性能的相关研究,提出了本文研究的主要内容。怨阄骼幢鍪泻焖佣盼T停擞糜邢拊3绦蚍治銎涓拱逶谑蛟应力作用下的压应力水平,并以此为依据,设计并制作了本文的试验梁模型。耘渲檬蛟びα罡纸罨炷帘”谙淞旱目辜舫性亓κ匝槲;。析了不同参数下试验梁的破坏形态、裂缝行为以及试验梁随荷载变化下的挠度、混凝土主拉应变、腹板平均应变、箍筋应变、腹板纵向钢筋应变等的发展规律。采用国内外几种具代表性的规范进行抗剪承载力计算,并将计算值与试验值进行比较分析,结果表明:就所比较的几本典型规范而言,除我国铁路桥涵设计规范和前苏联设计规范外,采用各国其他规范计算钢筋混凝土箱梁抗剪承载力具有一定的安全储备。嘀屏耸视糜谙淞嚎辜舫性亓Ψ治龅娜砘旒芾砺奂扑愠绦颍⒂檬匝结果对程序进行了验证,结果表明该程序能够较好地模拟试验梁的受剪性能。在此基础上,运用验证过的非线性程序,对影响抗剪强度的竖向预应力布置参数如竖向预应力的大小、竖向预应力筋的间距等进行了参数分析,研究了不同参数下箱梁的受剪性能。关键词:箱梁;抗剪强度;竖向预应力;软化桁架理论竖向预戍力对混凝十箱梁抗剪性能影响的研究
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第绪论研究背景及课题来源其它截面形式相比具有自身独特的优点,如截面的抗弯、抗扭刚度较大,在施工箱形截面桥梁由于具有良好的结构性能,因而在现代各种桥梁中得到广泛的应用。据统计,在已建成的预应力混凝土桥梁中,当跨径超过保偈外,其横截面均为箱型截面,其结构形式有简支、悬臂、胃展埂⒘汉土续刚构等】。箱形截面之所以能在近年内得到广泛应用,这是因为箱形截面与与正常使用过程中都表现出良好的稳定性;由于箱形截面能有效地抵抗正负弯矩,所以能够适应具有正负弯矩交替变化的结构,如连续梁桥、连续刚构桥等;现代施工技术的不但探索和创新,创造出了许多适应于箱梁的新型施工方法,如悬臂施工法、顶推法等;箱形截面梁桥能在三向布置预应力束,使混凝土结构满足空间受力要求,从而达到良好的受力性能。同时对于修建曲线桥,箱形截面有更好的适应性,且其桥型简洁美观,线条连续和谐,整体性和连续性好,行车较舒适。但是,随着混凝土箱梁桥的大量修建,箱梁施工和运营过程中也出现了一些问题,其中较为突出的问题之一就是混凝土箱梁的开裂问题。箱梁裂缝可按其发生部位分为顶板裂缝、腹板裂缝、底板裂缝以及横隔板裂缝。而腹板斜裂缝的出现较为普遍,如湖南省交通有关部门在甑锥兰甏┒韵娼闲建的几座连续梁桥进行检测时发现,这些混凝土箱梁腹板都存在大面积歼裂的问题,其中最大裂缝宽度达到,远远超过设计许可的裂缝限值【。这些裂缝大多数都是由于箱形截面梁腹板主拉应力过大引起的,所以很有必要对其腹板的抗剪性能作全面而又深入的科学研究和理论分析。另一方面,国内外对于配筋混凝土梁斜截面抗剪承载力的研究主要是针对于矩形、我约癟形截面梁进行的,也提出了很多研究方法和理论,而这些理论中关于箱梁截面梁的斜截面抗剪承载力设计理论尚未完全成熟,通常只是将箱形截面简化成等效工字形截面进行计算。因此这些理论对于箱梁抗剪承载力计算的适应性有待验证,并且大多数国家的规范对于箱梁的斜截面抗剪性能的影响因素都没有考虑得很全面,如只考虑腹板的抗剪承载力,对受压翼缘的影响也只进行了简单修证;对于预应力对抗剪性能的影响也仅仅是考虑了纵向预应力,而对于竖向预应力及斜向预应力的影响机理都不曾涉及等。目前,国内外学者对于箱形结构的受力性能进行了一系列的深入的研究,如美国就有十来个研究中心,各自有侧重地对箱形结构的受力进行分析,国内近年硕宦畚
能及其尺寸效应”研究的进行,通过对配置竖向预应力的箱梁模型试验,、剪、扭作用下破坏试也有许多学者对箱形结构引起高度重视,也为箱形梁桥设计提供了实用的计算方法。但是这些研究特别是国内学者的研究,都侧重于对箱形截面的弯曲、扭转、畸变以及剪力滞效应等,但是目前对于箱形截面桥梁的抗剪性能研究却都很少涉及。所以为了让箱形梁桥更好地发挥其优越性能,对箱梁抗剪性能的研究实属必基于上述,本文将结合国家自然科学基金资助项目“混凝土薄壁箱梁抗剪性自主编制的软化桁架理论非线性程序,对竖向预应力对箱梁斜截面抗剪性能的影