薄腹混凝土梁弹性阶段及斜裂缝开展后的剪切变形研究

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大跨径预应力混凝土箱梁桥的过大下挠是一种质量通病,导致下挠的影响因素很多,其中薄腹梁的剪切变形与腹板斜裂缝是两个重要因素,然而限于问题的复杂性,目前对其研究甚少。为此,本文通过试验研究和理论分析,探讨薄腹混凝土梁的弹性剪切变形以及斜裂缝的开展对梁体剪切刚度及剪切变形的影响程度,给出考虑斜裂缝影响的实桥变形预测方法,主要研究内容有:  (1)阐述了几类弹性梁理论,并从剪应力不均匀系数七的定义出发,推导了一般工字型截面的解析式,在此基础上分析了腹板厚度变化对弯剪变形构成的影响;利用三维有限元分析方法,考察跨高比对欧拉-伯努利梁与铁摩辛柯梁适用性的影响,并对深梁变形计算误差产生的原因进行初步分析。  (2)开展斜裂缝对混凝土梁剪切变形影响的试验研究,探讨约束梁的薄弱位置与破坏规律;通过自行设计的框格式大标距应变计装置,实现了开裂前后剪切变形与弯曲变形的连续测量和相互分离,分析剪切变形和弯曲变形对总变形的贡献程度;通过不同的配箍率设计,研究箍筋对斜裂缝开展以及挠度的影响。  (3)回顾了混凝土结构的抗剪分析方法,并在45°经典桁架模型的基础上,给出考虑斜裂缝开展程度的剪切刚度的退化模型与梁体变形的评估方法,并以试验梁的刚度退化与变形测试结果为依据,验证评估方法的适用性,并针对影响剪切变形的主要参数进行了分析。  (4)结合实例,总结分析了桥梁腹板斜裂缝的主要分布规律,在此基础上,以某三跨连续刚构桥为例,主要考察不同区段斜裂缝的分布情况对梁体挠度的影响,并对开裂前后梁体剪切变形所占的比例进行了对比分析。
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