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工程力学 2023年

作者：宋泰宇李国平邓青儿同济大学土木工程学院同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司

RC箱梁抗扭承载力计算方法基于变角度空间桁架模型建立，混凝土斜压杆倾角是模型中的关键参数、对抗扭承载力计算结果有显著影响，但不同研究和各国规范中斜压杆倾角的计算方法并不相同。为了探究纯扭RC箱梁壁板的真实主方向及其与斜压... 详细信息

RC箱梁抗扭承载力计算方法基于变角度空间桁架模型建立，混凝土斜压杆倾角是模型中的关键参数、对抗扭承载力计算结果有显著影响，但不同研究和各国规范中斜压杆倾角的计算方法并不相同。为了探究纯扭RC箱梁壁板的真实主方向及其与斜压杆倾角规范值的异同，首先，基于非线性分层壳单元和修正压力场本构建立了适用于RC混凝土箱梁的非线性有限元分析程式，并通过一系列纯剪RC平板试验验证，证明了该分析程式可准确模拟平板的全过程变形发展及破坏模式。基于已验证的数值计算结果，对比分析了平板的真实桁架角、塑性桁架角、单元主应变角、混凝土单元主应力角、RC单元主应力角的全过程变化规律和极限值。分析结果表明：主应变角（代表平板真实主方向）在平板开裂后逐渐向刚度较大的方向旋转，在接近屈服荷载时开始加速旋转直至破坏；真实桁架角在加载开始时与主应变角差距最大，随荷载增加逐渐向主应变角趋近；达到极限破坏时，真实桁架角、混凝土单元主应力角和主应变角基本一致，而塑性桁架角较主应变角明显偏小。最后，对基于不同斜压杆倾角极限值的抗扭承载力进行了评价，中国规范基于塑性桁架角的计算方法偏于不安全，偏差的程度和构件配筋强度比相关。

关键词：纯扭混凝土箱梁变角度桁架模型混凝土斜压杆主应力角主应变角真实主方向全过程数值模拟

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预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法研究

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公路交通科技 2015年第8期32卷 113-119页

作者：白伦华朱劲松天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基... 详细信息

基于疲劳损伤累积理论,提出一种预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。首先,分析预应力混凝土箱梁桥腹板受力特性,建立腹板与顶板早期开裂及腹板疲劳破坏准则;然后,通过箱梁桥局部平面有限元模型计算横向效应下混凝土及箍筋应力,基于混凝土S-N曲线分析混凝土疲劳开裂,引入裂缝影响系数对箍筋应力进行修正,基于全桥杆系有限元模型及变角度桁架模型计算仅考虑面内剪力作用下箍筋应力,两者叠加得到空间效应下箍筋应力历程,以雨流计数法获取箍筋应力谱,并基于疲劳损伤累积理论对箍筋进行疲劳寿命评估;最后,对一实例分析,同时分析箱梁横向效应、裂缝深度等对箍筋应力及疲劳寿命的影响。结果表明:当裂缝深度达到腹板保护层厚度时,箱梁横向效应对桥梁腹板寿命影响较大,可使其发生疲劳破坏。

关键词：桥梁工程预应力混凝土箱梁桥数值分析腹板疲劳寿命评估方法变角度桁架模型箱梁横向效应

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预应力及钢筋混凝土桥梁疲劳寿命分析方法研究

预应力及钢筋混凝土桥梁疲劳寿命分析方法研究

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作者：白伦华天津大学

学位级别：硕士

预应力混凝土箱梁桥由于跨越能力强、刚度大、抗扭性能好、便于施工等优点而在桥梁工程界被广泛使用。但在使用过程中,也逐渐暴露出许多耐久性问题,如箱梁桥腹板开裂严重,主体结构长期持续下挠。进一步,腹板混凝土开裂后,为了能够更加... 详细信息

预应力混凝土箱梁桥由于跨越能力强、刚度大、抗扭性能好、便于施工等优点而在桥梁工程界被广泛使用。但在使用过程中,也逐渐暴露出许多耐久性问题,如箱梁桥腹板开裂严重,主体结构长期持续下挠。进一步,腹板混凝土开裂后,为了能够更加全面地反映桥梁的使用性能,腹板的疲劳寿命的评估值得引起重视。这些问题不仅关系到桥梁的正常使用,严重时可能对运营过程中的安全性构成威胁。因此,进行预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳开裂及疲劳寿命评估的研究十分迫切。另外,已建的用于小跨径的钢筋混凝土桥梁的疲劳问题也日益受到关注,如何快速准确地评价其疲劳寿命成为近些年桥梁界研究的热门课题。论文对预应力混凝土箱梁桥腹板及多跨钢筋混凝土梁桥的疲劳问题开展了系统地研究,分别提出了预应力混凝土箱梁桥腹板及多跨钢筋混凝土桥梁疲劳寿命评估方法,以便应用于工程实际。具体研究内容与成果如下:(1)通过总结预应力混凝土箱梁桥发展、箱梁桥结构分析理论、腹板斜裂缝成因、腹板疲劳问题研究现状,指出了现有研究中的不足。(2)查阅大量文献,通过介绍混凝土及钢筋的S-N曲线、仅考虑竖向剪力作用的腹板疲劳特性及横向效应下箱梁腹板的疲劳特性说明预应力混凝土箱梁桥的疲劳特性。给出了箱梁腹板疲劳寿命的具体含义。(3)结合箱梁的受力特点,基于梁杆有限元模型、变角度桁架模型及平面框架模型,提出了一种箱梁桥结构简化分析方法。为了准确反映腹板混凝土开裂后箍筋应力的情况,提出了考虑裂缝影响系数的箍筋应力计算公式,同时提出了考虑轴重、裂缝深度、梁高的裂缝影响系数的参数分析方法。基于线性疲劳损伤累积理论及箱梁桥结构简化分析方法,提出了预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳寿命评估方法。通过实例研究,探讨了裂缝深度、箱梁横向效应、车辆与预应力耦合作用等对疲劳寿命计算结果的影响。(4)简单地介绍线弹性断裂力学的基本概念。由于现有疲劳寿命评估方法不能充分考虑裂纹萌生阶段及裂纹扩展阶段的寿命,提出了损伤—断裂理论的钢筋混凝土桥梁疲劳寿命评估方法。通过对某旧桥疲劳寿命评估的研究,分析对比了损伤力学,断裂力学及损伤—断裂理论三种方法计算结果的差异,说明了损伤—断裂理论方法的合理性。

关键词：预应力混凝土箱梁桥腹板疲劳开裂疲劳寿命梁杆有限元模型变角度桁架模型平面框架模型裂缝影响系数损伤—断裂理论

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箱梁桥腹板开裂后箍筋应力分析

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低温建筑技术 2015年第4期37卷 56-57页

作者：白伦华天津大学建筑工程学院天津300072

预应力混凝土箱梁桥腹板开裂后,箍筋的应力关系到桥梁结构的安全使用。本文提出基于梁杆有限元模型及变角度桁架模型的箍筋应力计算方法。首先,通过梁杆有限元模型解决了如何在全桥杆系模型中施加预应力;其次,对传统的钢筋混凝土结构变... 详细信息

预应力混凝土箱梁桥腹板开裂后,箍筋的应力关系到桥梁结构的安全使用。本文提出基于梁杆有限元模型及变角度桁架模型的箍筋应力计算方法。首先,通过梁杆有限元模型解决了如何在全桥杆系模型中施加预应力;其次,对传统的钢筋混凝土结构变角度桁架模型进行修正,得到能够考虑竖向钢束及腹板钢束的预应力混凝土结构的变角度桁架模型;最后,通过对一实桥进行计算,得到各个L/4截面的箍筋应力值。该方法具有计算效率高,计算结果表明在单车加载情况下,箍筋应力值不会达到屈服强度,腹板开裂后不会发生箍筋立刻断裂。

关键词：预应力混凝土箱梁桥箍筋应力梁杆有限元模型变角度桁架模型

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