[博士]大跨PC箱梁桥长期下挠成因及对策研究

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内容简介

　　[博士]大跨PC箱梁桥长期下挠成因及对策研究　　学科专业： 结构工程　　授予学位： 博士　　学位授予单位：广西大学　　学位年度：2010　　 大跨PC箱梁桥由于跨越能力强，施工方便，被大量采用。随着服役年限的增加，不少桥梁出现梁体开裂、跨中持续下挠等病害。本文围绕PC箱梁桥下挠病害机理及病害控制技术开展理论与试验研究。主要研究工作及成果如下:　　 (1)首次开展了混凝土箱型结构不均匀收缩模型试验，试验中考虑了理论厚度、水灰比及表面封闭条件等影响因素。试验结果表明，混凝土箱型结构在产生体积收缩的同时，由于理论厚度差异，使得顶、底板收缩变形不同步，进而引起结构产生挠曲变形。　　 (2)以混凝土湿度扩散理论为基础，提出了考虑薄壁箱梁结构非均匀收缩效应的精细化计算方法，计算结果与试验数据基本吻合。通过对依托工程的计算分析发现，箱梁截面的不均匀收缩现象是引起PC箱梁桥主跨下挠的重要因素。　　 (3)开展了预应力工字梁反复荷载作用下的整体刚度及局部剪切刚度衰变机理研究。研究结果表明，梁体裂缝是引起结构刚度降低的直接原因，另外由于裂缝开展而引起的残余变形，是导致结构总变形量增大的重要因素。所提出的拉伸钢筋带模型可以较好的模拟反复荷载作用下的结构行为。　　 (4)针对依托工程开展了腹板斜裂缝仿真分析及相关影响因素的参数敏感性分析。分析结果表明箱梁腹板斜裂缝会造成结构变形刚度的降低，而预应力损失及普通钢筋配筋率对结构抗裂性以及开裂后刚度影响存在差别。　　 (5)开展了混凝土非线性徐变理论与试验研究，提出了一种空间应力条件下的非线性徐变分析方法，通过adina二次开发实现了相关算法，通过不同软件的验证分析及对试验数据的对比验证了计算结果的可靠性。　　 (6)通过预应力试验梁持载条件下的长期变形试验表明，试验梁是否开裂及裂缝分布状态，对其长期变形有较大的影响。梁体的开裂现象越严重，其长期变形也越大。而受到收缩变形的影响，长期变形过程中裂缝的宽度可能增大也可能减小。通过试验梁的理论分析发现，除了结构理论厚度因素外，试验梁上下翼缘配筋率存在差异或梁体开裂，均可使得梁体在混凝土收缩过程中产生挠曲变形。　　 (7)箱梁剪力滞与长期徐变的藕合效应受到荷载类型和结构体系状态的影响，对于依托工程考虑箱梁剪力滞效应后，其长期徐变变形值较梁单元模型增大了24.5 % 。　　 (8)结合桥梁病害现象，提出一种基于病害成因的承载力分析方法，实现了对病桥真实受力状态的仿真，通过工程实例的应用验证了本方法的计算结果的可靠性。　　 (9)为解决大跨PC箱梁桥传统加固方法加固效果不佳的问题，提出了3种新型加固体系，加固效果均优于传统的体外索加固方法。以封闭条件下的混凝土千缩试验为基础，提出了一种基于混凝土干缩变形机理的PC箱梁桥变形控制方法。

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