高墩大跨連續(xù)剛構橋的收縮徐變效應分析.pdf

1、收縮和徐變是混凝土作為粘彈性材料的一種固有的時變特性。正確地估計和預測收縮、徐變對高墩大跨橋梁結構的撓度和長期變形的影響，對指導工程設計、監(jiān)控及施工進程具有重要的現(xiàn)實意義。 高墩大跨連續(xù)剛構橋是對收縮、徐變較為敏感的結構體系。對收縮、徐變效應的估算不足，會直接關系到節(jié)段施工中橋梁的合龍，同時影響到橋梁的正常使用壽命、美觀及最終導致過早的橋梁維修。論文的主要目的是對懸臂節(jié)段施工的大跨度橋梁結構進行相對準確的收縮、徐變效應分析，通過

2、建立有效的計算模型，提高該結構的收縮、徐變預測精度，為施工提供有效的監(jiān)控數據，并為其長期時效變形觀測提供可靠的分析及對比依據。 本論文的研究成果主要有：(1)在廣泛收集國內外混凝土收縮徐變研究資料的基礎上，結合目前對混凝土力學行為分析中的進展，對混凝土的收縮徐變機理、在非軸向應力條件下的徐變力學表現(xiàn)、收縮徐變的本質進行了深入的探討；分析了影響混凝土收縮徐變的主要因素，特別是混凝土活性摻合料、普通鋼筋和預應力鋼筋的截面配筋及周期性

3、反復荷載下對收縮徐變的影響；另外由于非線性徐變效應日益引起工程界的重視，重點論述了用于結構極限狀態(tài)分析的非線性徐變破壞(損傷)模型。 (2)鑒于國外目前建立在大量試驗數據及計算機優(yōu)化處理基礎上的混凝土收縮徐變預測模型的不斷改進及更新，本文對主要的分析模型進行了計算比較，并與我國新的《公橋規(guī)》相比較，分析了其各自的適用范圍及模型精度； (3)重點介紹了基于初應變法的組合截面收縮徐變分析理論，綜合考慮了預應力鋼束和混凝土的時

4、效作用，提出了以梁單元橫截面網格剖分為基礎，分別計算梁單元橫截面內每一個剖分三角形因收縮徐變、溫度梯度分布、預應力鋼筋松弛等時效因素引起的應變，從截面內力平衡入手，通過虛功原理和能量變分原理，推導出初應變引起的等效節(jié)點力荷載矩陣。在此基礎上，用修正荷載項的方法計算出結構的時效變形，從而避免了按齡期調整有效模量法中不斷修改總體剛度矩陣對計算效率的影響。 (4)考慮到收縮徐變效應分析中大量不確定因素的存在，本文引入隨機有限元理論，通

5、過對這些隨機因素進行統(tǒng)計分析并作為輸入變量，有效地計算模擬了不確定因素的混合隨機響應。為了減少隨機抽樣的次數并保證蒙特卡羅法的數值模擬精度，對比引入了重要抽樣法和拉丁超立方體抽樣方法；同時為提高運算速度、節(jié)約機時及加快其收斂，本文采用了紐曼展開隨機有限元法，并方便地同已有的有限元程序相結合。 (5)根據本文的收縮徐變分析理論，編制了相應的有限元分析程序TDPA，對廣西龍灘布柳河大橋進行了全程時效分析，確定其合理的施工參數和受力狀