检索结果-南通市图书馆

作者：黄昊沈阳建筑大学

学位级别：硕士

矮塔斜拉桥作为一种新型桥梁,因为具有突出的结构特性和良好的经济效益逐渐得到认可并在我国得到广泛的应用。它是连续梁桥和普通斜拉桥两种桥型之间的过渡桥型,能够充分发挥两者桥型的优点。由于矮塔斜拉桥设计复杂,设计给出的参数常... 详细信息

矮塔斜拉桥作为一种新型桥梁,因为具有突出的结构特性和良好的经济效益逐渐得到认可并在我国得到广泛的应用。它是连续梁桥和普通斜拉桥两种桥型之间的过渡桥型,能够充分发挥两者桥型的优点。由于矮塔斜拉桥设计复杂,设计给出的参数常常不能保证桥梁结构受力处于最佳状态。因此,矮塔斜拉桥的优化设计具有非常重要的意义,它不仅使桥梁的成桥状态达到预期,而且保证施工过程的安全。本文以矮塔斜拉桥索力优化和设计参数作为研究对象,以跨胶济客专特大桥为工程背景,从下面几个方面进行研究:（1）阐述了索力优化理论的来源,并从力学的角度介绍拉索索力对主梁受力的影响以及其原理,同时对索力优化方法及合理施工状态确定方法进行说明,并比较分析每种方法的优缺点;（2）针对矮塔斜拉桥受力特点,采用索力二次优化方法,根据影响矩阵原理,以结构弯曲能量最小为目标,以索力、位移和弯矩为约束条件,得到初步优化索力,然后以理想成桥索力为控制目标,采用直线内插法进行计算得到二次优化索力,对比优化前后成桥状态下的主梁挠度、内力以及应力结果,分析表明在此优化索力作用下矮塔斜拉桥施工阶段的受力是合理和结构是安全,从而可以证明优化索力满足成桥和施工要求;（3）对不同曲率半径的曲线矮塔斜拉桥进行研究,可以发现曲率半径越小,产生的弯扭耦合作用越大,主梁扭矩、桥塔横向弯矩、塔顶位移、拉索索力、支座反力越大,同时发现曲率半径越小导致十年收缩徐变产生的影响越明显,曲率半径越大对曲线矮塔斜拉桥产生影响越少。（4）对矮塔斜拉桥无索区长度进行研究,可以得出边跨无索区长度变化对两边的最大支反力的影响比塔根无索区长度变化的影响要大,塔根无索区长度变化对主梁最大正负弯矩影响较大,因此在进行独塔矮塔斜拉桥设计时应该注意边跨无索区和塔根无索区两者的协调,并且对于独塔矮塔斜拉桥来说,斜拉索的间距控制在7～9m,塔根无索区长度与跨径比值应该控制在0.12～0.20;边跨无索区长度与跨径比值应该控制在0.23～0.34;通过对矮塔斜拉桥索力优化及关键参数的研究得到的成果,为矮塔斜拉桥优化设计提供一定的参考。

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基于车桥耦合大气腐蚀下铁路钢桁架桥力学性能研究

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作者：任浩沈阳建筑大学

学位级别：硕士

我国东北地区最早一批铁路桁架桥梁建成至今已超过百年,受严寒地区大气腐蚀环境的影响,均出现了严重的腐蚀现象。但由于缺乏相关研究,大气腐蚀对铁路桁架桥力学性能影响如何,尚不明确。对此,本文基于车桥耦合原理,探究了移动车辆荷载作... 详细信息

我国东北地区最早一批铁路桁架桥梁建成至今已超过百年,受严寒地区大气腐蚀环境的影响,均出现了严重的腐蚀现象。但由于缺乏相关研究,大气腐蚀对铁路桁架桥力学性能影响如何,尚不明确。对此,本文基于车桥耦合原理,探究了移动车辆荷载作用下,具有腐蚀损伤的铁路桁架桥动力响应与构件应力分布规律。并结合分析结果,针对铁路桁架桥的腐蚀耐久防护提出了维修加固与预防建议,研究成果以期为我国既有铁路桥梁维护及未来铁路桥梁设计建造提供一定参考。本文主要研究内容及结论如下:（1）首先,通过文献查阅与实地考察,确定了桁架桥的易腐蚀部位,分别为主梁腹板与底部翼缘板交界区域,上节点与临近连接杆件外侧区域及下节点与临近杆件的内侧区域。随后,考虑传统车桥耦合求解不适用于桥梁腐蚀研究的局限,本文基于车桥耦合振动理论,以有限元仿真软件ABAQUS为基础,提出了一种适用于桥梁腐蚀损伤研究的车桥耦合振动求解方法,并通过与前人研究成果进行对比,验证了此方法的合理性。（2）以吉林市跨松花江铁路桁架桥为工程背景,建立了不同腐蚀损伤条件下的车桥耦合振动模型,并获得了列车编组过桥时腐蚀桁架桥的动力响应与构件应力变化。其中,当桁架桥主梁腹板与底部翼缘板交界区域腐蚀断裂,桥梁的位移振动幅值增加了44%,位移平均值增加了9%,位移峰值增加了11%;而在上、下节点区域腐蚀断裂后,桥梁的位移振动幅值、位移平均值及位移峰值也分别增加了200%、30%、120%及400%、68%、120%。可见,当桁架桥主梁及节点区域出现严重腐蚀损伤,列车通过时桥梁的挠度响应及结构的振动幅度会显著提升。（3）桁架桥主梁腹板与底部翼缘交界区域腐蚀断裂后,桥梁腹杆的应力均值及应力振动幅值涨幅超过7%,表明桁架桥主梁区域的严重腐蚀损伤,会导致列车通过时桥梁腹杆的平均应力及应力振幅整体增加。而在桁架桥上节点区域腐蚀断裂后,桥梁腹杆的应力幅值降低至少20%,而靠近腐蚀区域连接系杆件的平均应力却增加了1倍,且应力幅值也增加了2倍。这说明当桁架桥上节点区域出现严重腐蚀,在车辆荷载作用下,桥梁腹杆的应力振幅会降低,而靠近腐蚀区域连接系杆件的平均应力及应力振幅会上升。而对于下节点区域的腐蚀损伤,当桁架桥下节点区域腐蚀断裂,桥梁下弦杆的应力均值、幅值涨幅超过2倍,而上弦杆、腹杆的应力幅值却下降了70%及20%。由此可见,当桁架桥下节点区域出现严重腐蚀,桥梁下弦杆的平均应力及应力振幅会显著上升,而上弦杆与腹杆则表现为应力幅值降低但平均应力基本不变。（4）桁架桥主梁腹板与底部翼缘交界区域腐蚀断裂后,桥梁弦杆、腹杆及连接杆的应力峰值整体上升。而在桁架桥跨中上节点区域腐蚀断裂后,桥梁靠近跨中的连接杆应力峰值增加了4倍,同时靠近跨中的主梁应力也增加了25%。这说明,在桁架桥跨中上节点区域出现严重腐蚀后,桥梁靠近跨中连接杆及主梁的应力峰值会明显增加。但是,不同腐蚀位置所得构件的应力分布规律不同,其中当桁架桥左侧（右侧）上节点区域出现严重腐蚀,则表现为桥梁靠近左侧（右侧）连接杆及相反侧主梁的应力显著上升。另一方面,当桁架桥跨中下节点区域出现严重腐蚀损伤,其剩余下弦杆与靠近跨中的主梁将承担更大的荷载;但是,若腐蚀出现在桥梁某一侧的下节点区域,此时杆件的应力分布则表现为远侧下弦杆与靠近腐蚀区域腹杆与主梁的应力显著增加。（5）最后结合分析结果,针对铁路桁架桥的腐蚀耐久防护,提出了维修加固及预防建议。首先,针对桁架桥主梁区域的腐蚀现象,建议在主梁腐蚀初期,便及时加固桥梁的腐蚀区域及弦杆、腹杆、连接杆等构件,以保证桥梁在出现严重腐蚀损伤后,各构件仍具有足够的安全储备。其次,针对桁架桥上节点区域的腐蚀现象,建议在跨中上节点区域出现轻微腐蚀后,及时加固桥梁的腐蚀区域及靠近跨中的连接杆与主梁;而当其某一侧的上节点区域出现轻微腐蚀,则建议加固桥梁的腐蚀区域及靠近腐蚀区域的连接杆件与背离腐蚀一侧的主梁。最后,针对桁架桥下节点区域的腐蚀现象,建议在桁架桥跨中下节点区域出现轻微腐蚀后,及时加固桥梁的腐蚀区域及余下的下弦杆与靠近跨中的主梁;而当其某一侧下节点区域出现轻微腐蚀,则建议加固桥梁的腐蚀区域及背离腐蚀一侧的下弦杆及靠近腐蚀区域的主梁与腹杆。此外,为防止严重腐蚀导致桥梁连续倒塌,建议在桁架桥出现腐蚀后,及时加装桥梁防坍塌装置。

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基于损伤评估的上承式钢管混凝土拱桥抗震性能分析

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作者：杨非凡沈阳建筑大学

学位级别：硕士

随着我国西部地区公路桥梁建设迅速发展,高墩大跨桥梁的抗震设计变得尤为重要。钢管混凝土拱桥因为其结构稳定和造型优美等特点,是应用较为广泛的一种大跨度桥梁。然而其构造复杂、构件众多,导致其地震响应也极为复杂,不能直接以常规桥... 详细信息

随着我国西部地区公路桥梁建设迅速发展,高墩大跨桥梁的抗震设计变得尤为重要。钢管混凝土拱桥因为其结构稳定和造型优美等特点,是应用较为广泛的一种大跨度桥梁。然而其构造复杂、构件众多,导致其地震响应也极为复杂,不能直接以常规桥梁的抗震设计方法直接对其进行分析。因此本文以一座典型的高墩大跨上承式钢管混凝土拱桥为研究对象,针对钢管混凝土拱桥各构件的材料和结构特性选取合适的损伤评价指标,通过基于损伤评估的抗震性能分析方法,研究钢管混凝土拱桥在多维地震动下构件层面和全桥层面的抗震性能,主要内容如下:（1）通过Midas civil软件建立钢管混凝土拱桥的全桥有限元模型,并通过特征值分析,确定其结构自振周期、振型形状以及振型参与质量等参数,总结拱桥的动力性能特点。（2）将地震动分别沿横向、纵向、双向（横向+纵向）和三向（横向+纵向+竖向）输入桥梁结构模型,通过非线性时程分析获得拱桥各构件的地震响应,分析多维地震作用对拱桥地震响应的影响规律。研究发现:拱桥各构件的内力和位移响应均受横向地震作用影响最大,竖向次之,纵向最小;根据地震响应最大的位置,确定了拱桥跨中、1/4跨、拱脚和交界墩处作为构件抗震性能分析的关键位置。（3）选取三条地震波,通过增量动力分析方法将地震波峰值从0.1g逐级调幅至1.0g,对拱桥进行纵向、横向、双向、三向加载,研究拱桥在多维地震作用下的损伤演化过程,获得结构随地震波强度变化的损伤规律,并从构件和全桥层次进行探讨。研究发现:从构件层面来看,交界墩损伤最为严重,主梁和拱肋弦杆次之,拱肋腹杆和立柱损伤较轻,拱肋横向联系损伤程度最轻,即拱上建筑相对主拱圈来说抗震性能相对较差。（4）将基于损伤评估的抗震性能分析方法与本实际工程应用的传统抗震性能分析方法进行对比,结论较为一致,桥梁结构抗震性能满足Ⅶ度设防要求。本研究表明:拱桥地震响应受横向地震动影响最大,且竖向地震动对拱桥地震响应影响较大,在抗震分析时不可忽略。

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异型双柱式缓粘结预应力混凝土桥墩力学性能研究

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作者：梁伟沈阳建筑大学

学位级别：硕士

缓粘结预应力是一种介于有粘结预应力与无粘结预应力之间的新技术,具有无粘结预应力的施工工艺,又具有有粘结预应力的传力机制。长期以来,国内外学者对缓粘结预应力技术的理论研究做了大量工作,但都局限于小型试件或者预应力混凝土梁的... 详细信息

缓粘结预应力是一种介于有粘结预应力与无粘结预应力之间的新技术,具有无粘结预应力的施工工艺,又具有有粘结预应力的传力机制。长期以来,国内外学者对缓粘结预应力技术的理论研究做了大量工作,但都局限于小型试件或者预应力混凝土梁的试验研究及理论分析。为了进一步将缓粘结预应力技术推广到混凝土桥墩,改善桥墩施工工艺和力学性能,本文以沈阳市某实际工程中异型双柱式预应力混凝土桥墩为研究对象,创建桥墩有限元模型,并通过与有粘结预应力混凝土桥墩的力学性能进行对比,分析了缓粘结预应力混凝土桥墩的力学性能以及其在不同固化度下的变化规律。本文主要研究成果如下:(1)为了验证有限元分析方法的合理性,建立已试验的缓粘结预应力混凝土梁有限元模型,将分析结果与试验结果进行对比,验证了有限元模型中单元类型的选择、材料本构关系、接触设置以及边界条件的有效性。然后采用同样的建模方法,建立了有粘结预应力混凝土桥墩和缓粘结预应力混凝土桥墩有限元模型。(2)基于五组不同长细比有粘结预应力混凝土桥墩的力-位移曲线和应力分布图,总结了有粘结预应力混凝土桥墩在竖向荷载下混凝土、普通钢筋、预应力筋的受力情况和变化规律;并在轴压、大偏心和小偏心多种荷载组合下,通过选取多组N-M力学组合的最大承载力和最大弯矩,获得了五组桥墩的N-M 曲线,探明了有粘结预应力混凝土桥墩在各种受力状况下的力学性能。(3)对比分析缓粘结与有粘结预应力混凝土桥墩的力学性能,得出了桥墩在位移变形量相同时,缓粘结预应力混凝土桥墩的承载力略高于有粘结预应力混凝土桥墩的承载力的结论;进一步对比分析五种长细比缓粘结桥墩与有粘结桥墩的极限承载力,结果表明五种长细比桥墩的极限承载力差值百分比均在0.25%以内,在承载力方面,缓粘结预应力混凝土桥墩可以达到有粘结预应力混凝土桥墩的水平,甚至优于有粘结预应力混凝土桥墩。(4)最后分析研究了固化度和损伤因子对缓粘结预应力混凝土桥墩承载能力的影响。从固化度方面分析,缓粘结预应力混凝土桥墩随着固化度的增加,其承载能力整体上升,极限荷载增幅最为明显。从混凝土材料的损伤因子方面分析,无损伤因子桥墩的承载力高于有损伤因子桥墩的承载力,随着竖向荷载的增加,桥墩的变形量增大,损伤因子对桥墩承载力的影响也在逐渐增大;不同长细比的缓粘结桥墩极限荷载差值百分比最大为38.99%,最小为13.35%。

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安海湾特大桥主桥钢箱梁施工关键技术研究

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作者：曲文杰辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

桥梁是需要长期服役的土木工程建筑,桥梁工程是整个公路网中的咽喉工程,其安全性直接影响到交通运营效率,甚至是直接关系到人民群众的财产安全和生命安全。海湾特大桥由于地处特殊施工环境,且桥梁结构较为复杂,施工难度很高。因此,必须... 详细信息

桥梁是需要长期服役的土木工程建筑,桥梁工程是整个公路网中的咽喉工程,其安全性直接影响到交通运营效率,甚至是直接关系到人民群众的财产安全和生命安全。海湾特大桥由于地处特殊施工环境,且桥梁结构较为复杂,施工难度很高。因此,必须对桥梁整个施工过程中的运输、装配及桥梁结构安全稳定性进行科学设计分析,确保桥梁修建以及服役过程中的安全可靠,从而发挥其最大经济效益和社会效益。以安海湾特大桥为工程背景,从梁体结构运输、吊装和安装进行全面分析,针对关键环节采用理论分析、数值模拟及现场监测的方法进行研究。具体如下:(1)分析了运输船装载单幅103m钢箱梁关键过程中的船体稳定性,结果表明梁体绑扎强度和横向作用力大小均符合船体稳定性的要求。(2)建立MIDAS仿真模型,分析钢混关键结合段产生的轴力、弯矩、扭矩和剪力作用特征,研究表明结合段可以顺畅可靠传递各种荷载,且过渡段耐久性和抗疲劳性能满足要求。(3)在桥梁钢格室内填充微膨胀纤维混凝土,通过两端分别锚固于钢箱梁刚度过渡区和混凝土梁横隔梁上的预应力短束达到了钢箱梁与混凝土箱梁紧密结合的目的。(4)对钢箱梁单元包括顶板、底板、腹板、隔板、挑臂单元等关键流程制作了 3D可视化效果图,同时可视化再现了大节段钢箱梁节段制作过程。(5)钢混结合段吊装采用先起吊钢混结合段钢梁,精确调位后采用劲性骨架锁定,安装吊模、绑扎钢筋及预应力管道定位。(6)大节段运输至桥位、利用千斤顶将大节段提升至距结合段底板0.5m处,根据数据配切大节段端头余量、大节段吊装就位和环缝焊接,形成了大节段顺利吊装与钢混结合段两端接口顺利对接的精度控制关键技术。该论文有图49幅,表20个,参考文献32篇。

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外爬内支综合模板体系在超高层建筑中的应用研究

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作者：田旭光沈阳建筑大学

学位级别：硕士

建筑发展日新月异,随着社会经济与房地产业的迅猛增长,建筑高度不断延伸,一座座超高层建筑拔地而起,钢-混凝土组合结构应用愈加广泛。钢框架-型钢混凝土核心筒结构施工工艺复杂,往往核心筒结构先进行施工,外框钢结构后续穿插施工。传统... 详细信息

建筑发展日新月异,随着社会经济与房地产业的迅猛增长,建筑高度不断延伸,一座座超高层建筑拔地而起,钢-混凝土组合结构应用愈加广泛。钢框架-型钢混凝土核心筒结构施工工艺复杂,往往核心筒结构先进行施工,外框钢结构后续穿插施工。传统施工工艺会导致核心筒水平结构滞后竖向结构施工,无法形成有效的水平防护体系。后续施工影响整体工期,安全防护投入大,结构楼梯通道严重滞后,无法保证消防疏散要求,如何实现水平结构与竖向结构同步施工是超高层结构施工的重点、难点。超高层建筑往往存在较多非标层,若采用集成化模板体系,非标层模板体系利用率低等问题,材料浪费较为严重。目前全国范围内铝模板支撑体系最大支撑高度仅为3.1米,当水平构件采用铝模板支撑体系时,如何实现5.4米层高铝模板支设是模板体系设计的重点、难点。本文针对超高层外爬内支综合模板体系进行分析。并做全周期施工模拟。根据计算结果设计出经济效益及施工难度最易的施工组合形式。爬摸体系采用钢模板(随爬摸体系自爬升)+铝模板(非爬升施工的竖向结构以及水平结构)相结合的方式,避免了全部采用钢模板施工模板重量大、难施工、占用大量塔吊吊次的难题。保证了水平结构跟层施工,楼梯与竖向结构施工同步,一旦发生火情,现场有可靠的疏散和救援通道。非标准层位置的非标准构件采用散拼木模板与铝模板、钢模板结合施工,避免了钢铝模板非标准构件的增加带来的材料浪费。通过合理的模板选择,保证了核心筒水平结构与竖向结构同步施工,避免了水平钢筋预留预埋,减少了水平结构后施工的人工、费用投入,并保证了施工质量、整体工期。通过深化设计,利用接高板方式,有效解决了非标层层高变化频繁等问题。针对5.4米层高,通过加大立杆直径、壁厚达到减少水平杆至一道,实现独立支撑体系。通过销钉、销片、方钢预埋、架体倾斜爬升、阳角加固位置采用变截面补偿模板等方式有效解决了节点加固、墙体收缩变截面等难题。综上可知,外爬内支综合模板体系有效解决了超高层建筑在施工过程中存在的一系列难题,并取得了良好的经济效益,为今后类似的工程实践提供了借鉴意义。

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基于多尺度有限元分析的钢箱提篮拱桥抗震性能研究

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作者：李天宇沈阳建筑大学

学位级别：硕士

桥梁作为国民经济的基础设施,是人民赖以生存的生命线工程,容易在地震中遭受到破坏,并且一旦破坏很难及时修复。这便会给震后救灾工作开展造成影响,错过救灾的最佳时机。钢拱桥不仅具有跨越能力大,美观经济,而且承载力大,抗震性能好等优... 详细信息

桥梁作为国民经济的基础设施,是人民赖以生存的生命线工程,容易在地震中遭受到破坏,并且一旦破坏很难及时修复。这便会给震后救灾工作开展造成影响,错过救灾的最佳时机。钢拱桥不仅具有跨越能力大,美观经济,而且承载力大,抗震性能好等优点,得到了广泛应用,关于它的抗震研究也吸引了大量学者。但提篮拱桥的抗震研究较少,在整桥的抗震研究中只有借用计算机手段进行模拟。目前的有限元研究中多数采用的是梁单元模型,这样的模型虽然具有计算速度快,数据整理简单等优点,但会造成较大的误差。为了改善计算精度,在本文中采用的是多尺度建模形式,对中承式提篮拱桥进行抗震性能分析。本文采用有限元分析方法,基于某实际工程建立了中承式钢箱提篮拱桥多尺度模型(内倾角4度),进行动力时程分析。并将位移及内力响应与传统梁单元模型所得结果进行对比,讨论梁单元模型与多尺度模型的差异。其次,为了探究提篮拱桥拱肋内倾角对拱桥抗震性能的影响,建立了内倾角为0°和7°的拱桥多尺度模型,分别进行横桥向和顺桥向地震作用下的动力时程分析。将4°和7°的结果与0°模型的结果进行对比,探究拱桥内倾角对抗震性能的影响。得到的结果如下:(1)以实际在建拱桥为基础,建立中承式提篮拱桥的多尺度模型,应用ABAQUS有限元软件进行特征值分析。得到该拱桥的固有周期、频率、振型等动力特性。并对前15阶振型进行了分析。(2)建立拱桥的多尺度模型与梁单元模型,分别进行地震作用下的动力时程分析,对比两个模型的位移及内力响应结果。结果表明,在地震作用下,除了在1/4跨处的其他截面,多尺度模型与梁模型的时程曲线走势吻合良好。1.5倍地震作用下,拱脚进入屈服状态之后,从两个模型分别取得的拱脚应力-应变滞回曲线偏差较大。说明梁单元无法考虑构件局部屈服,应力集中等现象。故在进行抗震性能分析时,对于需要重点分析、易发生局部失稳的部位应采用多尺度建模进行抗震性能分析。(3)建立了两个拱肋内倾角为0°及7°的多尺度拱桥模型,进行动力特性分析,结果得出:内倾角提高了拱桥的横向稳定性。(4)对三座拱桥模型进行了动力时程分析,分别沿横桥向和顺桥向施加地震作用,分析它们的位移及内力响应,并对比塑性区域单元的应力-应变滞回曲线。通过对比结果可知,提篮拱桥可以有效减小拱顶横向位移,4°拱桥模型减小2.99%-14.9%,7°拱桥模型减小1.79%-20%;对顺桥向地震下位移响应的影响不大;横桥向地震作用下,提篮拱桥1/4跨及拱顶截面的弯矩和剪力均小于平行拱,其中4°拱桥模型的改善效果最佳,减小了5.9%-58.7%,7°模型减小3.7%-45.2%;顺桥向地震作用下,随着拱肋向内倾斜,拱肋关键截面的轴力及剪力逐渐减小。综上研究,采用多尺度有限元分析中承式提篮钢拱桥可以考虑关键构件的局部失稳及应力集中现象,具有较高的精度。并且随着提篮拱桥内倾角的增加,改善了整体桥梁的抗震性能,在设计时对横撑结构需要进行抗震加固。

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缓粘结剂固化度对缓粘结预应力混凝土梁力学性能影响的有限元分析

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作者：徐卓君沈阳建筑大学

学位级别：硕士

缓粘结预应力技术是在有粘结和无粘结预应力之后发展起来的一种新型预应力技术,既具有无粘结预应力结构施工简便可行的优点,又具有有粘结预应力结构良好的传力机制,为此在国内外的土木工程中得到了示范应用。关于缓粘结预应力技术的理... 详细信息

缓粘结预应力技术是在有粘结和无粘结预应力之后发展起来的一种新型预应力技术,既具有无粘结预应力结构施工简便可行的优点,又具有有粘结预应力结构良好的传力机制,为此在国内外的土木工程中得到了示范应用。关于缓粘结预应力技术的理论研究国内外学者做了大量工作,但是在张拉适用期到完全固化的过程中,缓粘结剂的固化度对结构受力性能的影响还不明确,这在一定程度上阻碍了该技术在我国的应用和发展。为此本文以缓粘结剂的固化度对预应力混凝土梁力学性能的影响为研究对象,采用ABAQUS软件对缓粘结预应力混凝土梁进行有限元数值模拟分析,选择适当的材料本构关系和单元类型从缓粘结剂固化度对预应力混凝土梁力学性能影响方面进行讨论,并与试验进行对比分析,探明缓粘结剂固化期间缓粘结预应力混凝土梁力学性能发展。为缓粘结预应力混凝土结构质量控制提供基础,为该技术的发展及推广提供理论依据。本文主要研究内容为缓粘结剂固化度(从无粘结状态到有粘结状态最后完全固化)对缓粘结预应力混凝土梁力学性能影响的数值模拟,对已经做的4根缓粘结预应力梁试件用ABAQUS软件进行有限元分析建模时,利用混凝土塑性损伤力学模型来描述混凝土的非线性性能,采用双折线随动强化模型来描述普通钢筋和缓粘结预应力钢筋的材料特性。采用实体单元C3D8R来模拟混凝土,采用空间二节点的桁架单元T3D2模拟普通钢筋骨架和缓粘结预应力钢筋。有限元分析得出的初期刚度、开裂荷载、极限荷载及荷载-挠度关系曲线与试验结果对比分析,明确钢绞线、缓粘结剂与混凝土之间的传力机理和缓粘结预应力混凝土梁的力学性能的关系,并对比分析混凝土本构关系中考虑有无损伤因子对预应力混凝土梁力学性能的影响以及随着缓粘结剂固化度的增加预应力混凝土梁的承载力变化规律。结果表明:1)缓粘结剂固化度对梁的初期刚度影响不大,试件梁加载前期,试验结果与有限元分析结果梁的初期刚度基本相同。2)缓粘结剂固化度对缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载影响较小,缓粘结剂固化度在60D以下时对缓粘结预应力混凝土梁开裂荷载随着缓粘结剂硬度的增大增长不明显,缓粘结剂的硬度在60D以上时缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载增大8.7%。3)缓粘结剂固化度对缓粘结预应力混凝土梁最大承载力的影响较大,缓粘结预应力混凝土梁的最大承载力随着缓粘结剂固化度的增大而增大,缓粘结剂固化度在60D以下时最大承载力增大8.4%,缓粘结剂固化度在85D及以上时最大承载力增大2.6%。4)由梁端预应力筋在梁承受荷载时的应力变化可知缓粘结剂固化度为零时预应力混凝土梁具有无粘结预应力混凝土结构的受力状态,完全固化后预应力混凝土梁具有有粘结预应力混凝土结构的受力状态。5)混凝土本构关系模型中考虑损伤因子后其最大承载力比不考虑损伤因子的最大承载力稍低,并且混凝土构关系模型中考虑损伤因子的梁在达到最大承载力后承载力下降较快,不考虑损伤因子的缓粘结预应力混凝土梁的效果较好。综上研究可知,采用有限元方法进行缓粘结预应力混凝土结构力学性能研究方法可行有效,并且随着缓粘结剂固化程度的增加预应力梁的承载力随之提高,但其对梁的初期刚度影响较小。

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不同固化度对缓粘结预应力钢绞线的摩阻力及梁的抗弯性能的影响

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作者：曹少朋沈阳建筑大学

学位级别：硕士

缓粘结预应力混凝土作为一项新兴的预应力体系,既具有无粘结预应力结构施工简便可行的优点,又具有有粘结预应力结构良好的传力机制,为此在国内外的土木工程中得到了应用。但是缓粘结预应力技术的基础理论研究方面较少,尤其是缓粘结剂在... 详细信息

缓粘结预应力混凝土作为一项新兴的预应力体系,既具有无粘结预应力结构施工简便可行的优点,又具有有粘结预应力结构良好的传力机制,为此在国内外的土木工程中得到了应用。但是缓粘结预应力技术的基础理论研究方面较少,尤其是缓粘结剂在张拉适用期到完全固化的过程中,缓粘结剂的摩擦系数与固化时间及张拉力的大小的关系、缓粘结剂的固化度对结构受力性能的影响还不明确,这在一定程度上阻碍了该技术在我国的应用和发展。为此在本文中制作了 10根缓粘结预应力混凝土梁,在缓粘结剂不同固化程度下进行了关于摩擦系数和预应力混凝土梁的抗弯承载力两个方面的试验研究,探明了固化度对摩擦系数和缓粘结预应力混凝土结构受力性能的影响,为该技术的发展及推广提供了理论依据。本文通过试验对缓粘结预应力混凝土梁在不同固化期的摩擦系数和在同一张拉期内不同固化时间时梁的抗弯承载力进行了深入研究。制作了 10根长3300mm、截面300mm×400mm的缓粘结预应力混凝土梁,每根梁内直线布置3根预应力钢筋。1-5号梁在张拉适用期内同时进行张拉试验并锚固,6-10号梁分成5批在不同固化时间进行张拉试验测得缓粘结预应力混凝土梁的摩擦系数。张拉试验完成后通过对1-4号梁进行锚固在不同固化时间对其进行梁的抗弯承载力试验,测得缓粘结预应力混凝土梁的荷载-挠度曲线、加载过程中预应力钢筋的应力变化、裂缝分布等指标,明确缓粘结预应力钢筋与混凝土之间的传力机理、工作状态以及预应力混凝土梁的抗弯承载能力。结果表明:缓粘结剂的固化度对摩擦系数的影响较大,随着缓粘结剂硬度的的增加,缓粘结预应力钢筋的粘结作用越强,摩擦系数越大。在缓粘结剂固化程度相同的条件下,随着张拉力的增加,摩擦系数逐渐变小。对同一张拉期不同固化期的缓粘结预应力混凝土梁进行抗弯试验时,缓粘结剂的固化度对预应力混凝土梁的开裂荷载影响较小,对极限荷载影响较大,利用现有的预应力混凝土计算理论,计算的开裂荷载与试验结果吻合较好,但最大承载力的理论计算结果相对保守;随着缓粘结剂固化,预应力混凝土梁的极限承载力也随之增加,当缓粘结剂的邵氏硬度达到80D(完全固化)时,缓粘结预应力钢筋与混凝土具有良好的共同工作状态,梁纯弯段部分的裂缝开展均匀,数量较多,其承载力及延性也最大。

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纵向加劲肋钢箱型截面压弯构件受力性能研究

引用

作者：葛琳沈阳建筑大学

学位级别：硕士

钢结构具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快、绿色环保等优点,钢箱型构件在此基础上还具有抗弯抗扭刚度好、节省钢材,样式多变、外形美观,维护方便等诸多优点,因此被广泛的应用于各种结构形式中。但是目前国内关于钢箱型构件受力性能... 详细信息

钢结构具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快、绿色环保等优点,钢箱型构件在此基础上还具有抗弯抗扭刚度好、节省钢材,样式多变、外形美观,维护方便等诸多优点,因此被广泛的应用于各种结构形式中。但是目前国内关于钢箱型构件受力性能的研究,主要是针对一些具体工程做的试验或模拟,鲜少有针对其一般受力性能的研究。本文的研究对象为内部设置横隔板和纵向加劲肋的钢箱型构件,对构件在各受力状态下的力学性能进行研究,其主要研究内容如下:明确适合于分析纵向加劲肋钢箱型构件的模型的本构关系和材料属性,进而根据纵向加劲肋钢箱型构件的受力特点,参照国外规范确定影响受力性能的各项参数:宽厚比参数RR、刚度比参数y/y*和长宽比L/B。然后利用ABAQUS有限元分析软件建立模型,并对分析模型的计算结果加以研究。轴压作用时,可以得到以下结论:钢箱型构件的宽厚比对其受力性能的影响十分明显,当宽厚比RR3时,构件的极限承载力比较大,延性也比较好。在纯弯曲受力作用下简化了刚度比参数y/y*,还考虑了弯矩加载方向的影响,分析模型计算结果可知,无论加载方向如何,宽厚比对钢箱型构件受力性能的影响都十分明显。当宽厚比RR<0.5时,钢箱型构件的极限承载弯矩比较大,延性也比较好。长宽比对钢箱型构件受力性能的影响在强轴加载时非常小,在弱轴加载时钢箱型构件的承载能力随长宽比的减小而增加,但延性不变。对钢箱型截面压弯构件进行模拟时,不仅考虑了弯矩加载方向的影响,还增加了轴力和弯矩的加载速率比β作为参数。综合轴压和纯弯曲受力状态下的分析结果,最终拟合出钢箱型截面压弯构件的极限承载力计算公式,即N-M相关曲线。在此过程中,同时得出结论:强轴加载时,长宽比L/B的影响可以忽略,宽厚比RR越小,构件的压弯承载能力越强。弱轴加载时,长宽比L/B越小,构件的压弯承载能力越强,宽厚比的影响同强轴加载时一样。为了了解钢箱型构件的抗震性能,还对承受轴向拉压作用的模型进行了研究,由构件的滞回曲线和骨架曲线可知:当构件受拉时,其应力应变关系与设定的材料属性基本一致。当构件受压时,其受压承载力随着荷载增大到极限承载力后减小,其刚度在加载与卸载过程中也有所退化。长宽比L/B对构件滞回性能的影响不大。宽厚比RR越大,构件在受压时的塑性变形能力越差,其刚度的退化现象也越明显,当宽厚比RR<0.5时,钢箱型截面构件的塑性变形能力较为良好。

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