考虑徐变的钢-UHPC组合梁桥的长期性能数值研究

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与普通混凝土相比,超高性能混凝土(UHPC)具有超高的抗压强度和抗拉强度,显著提高的耐久性强,因而在桥梁工程中受到越来越多的关注。由于徐变导致UHPC板内力重分布,结构因此产生较大的附加变形,这将对桥梁结构的耐久性和长期受力性能有着不容忽视的影响。首先,本文在国内外大量试验和文献的基础上,分析了超高性能混凝土的性能、在桥梁结构中的应用以及徐变研究现状,研究了现阶段常用的徐变预测模型存在的问题,在考虑了强度对徐变系数的影响下,添加影响因子,基于试验数据,建立了修正的JTG D62-2004徐变预测模型,得到适用于计算超高强度混凝土的徐变理论公式,补充目前UHPC材料徐变理论研究的空白。其次,基于ANSYS的二次开发功能,修改ANSYS提供的显示徐变子程序USERCR.F,创建不同时刻徐变属性,并基于算例进行验证分析,发现修正模型能够真实反馈超高性能混凝土的特性以及徐变的特点,且计算简便数值准确。用修正模型对钢-UHPC组合梁进行长达10年的数值研究,发现UHPC桥面板的位移下沉明显,应力重分布减弱,等效应力和拉应力明显减小,且一定程度上增加了钢箱梁顶面的纵向应力分布,对腹板处的影响较大。此外,徐变对组合梁结构的影响主要集中在一年内完成。对比修正JTG D62-2004模型和其他几种国内外常用模型,GL2000模型虽然在数值上相对接近修正模型,但其没有考虑强度对徐变效应的影响,而MC90模型与JTG D62-2004模型则一定程度低估了徐变对结构产生的影响,修正JTG D62-2004则充分验证了超高强度混凝土徐变前期发展较迅速,后期趋于平稳的特征,对于较为复杂的大型结构计算结果真实准确,可行性高。最后,分析了两种影响因素:混凝土桥面板厚度越大,组合梁成桥一年后中跨跨中截面挠度越大,且等效应力分布略微降低,拉应力增大,徐变效应明显增大。环境年平均湿度也会较小程度增大挠度,但对徐变效应的影响总体不大。桥面板厚度和环境湿度对于支座应力,以及钢箱梁的应力影响相对较小,可以忽略不计。
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