PC梁桥考虑收缩徐变过程的分析研究

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收缩和徐变是混凝土作为粘弹性材料的一种固有的时变特性。正确地估计和预测收缩、徐变对大跨度连续梁桥的挠度和长期变形的影响,对指导工程设计、监控及施工均具有重要的现实意义。 大跨度连续梁桥是对收缩、徐变较为敏感的结构体系,对收缩徐变效应的误估,会直接关系到节段施工中桥梁的合拢,同时影响到桥梁的正常使用寿命、美观及最终导致过早的桥梁维修。论文主要提出了基于应变理论的混合分析方法,较为全面的考虑了梁体中普通钢筋和预应力筋的截面配筋率、布置对混凝土徐变的影响,及混凝土收缩徐变与随时间而加剧的预应力钢筋的应力松驰的相互影响,藉此能较准确地分析徐变上拱的时程变化、钢筋和混凝土之间的时变应力重分布、桥梁结构的时变内力重分布(超静定体系)。本文主要做了如下工作: (1)在广泛收集国内外混凝土收缩徐变研究资料的基础上,结合目前对混凝土力学行为分析中的进展,总结了混凝土收缩徐变的机理和影响收缩徐变的主要因素,分析了几个主要的预测模型各自的适用范围。 (2)在总结现有计算理论的基础上,提出了基于应变理论的收缩徐变效应混合分析法,采用有限单元逐步计算法来计算混凝土结构的收缩徐变,并应用Matlab语言编制了相应的计算程序PCGBA(Prestressed Concrete Girder Bridge Analysis),为预应力混凝土梁桥的收缩徐变分析提供了理论基础和实现手段。 (3)以巴江河特大桥为工程背景,基于PCGBA计算程序,分别采用了CEB-FIP(1978)、CEB-FIP(1990)、RILEM B3三种收缩徐变预测模型,对其进行了施工仿真分析,并与应力监测结果和3D-BSA程序结果进行对比,进一步证明了本文方法和计算程序的正确性。 论文的主要创新点: (1)在理论上提出了基于应变理论的混合分析方法,推导了相应公式,式中考虑了普通钢筋对混凝土收缩徐变的影响,计入了预应力混凝土时效引起的初始有效预应力大小的变化。该方法可使用任意形式的徐变特性表达式,计算精度可通过时段的细分来控制; (2)在实现手段上,采用Matlab语言编制了PC梁桥考虑收缩徐变过程的分析程序PCGBA。
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