高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的收縮徐變效應(yīng)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(shí)變特性。正確地估計(jì)和預(yù)測(cè)收縮、徐變對(duì)高墩大跨橋梁結(jié)構(gòu)的撓度和長(zhǎng)期變形的影響，對(duì)指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)、監(jiān)控及施工進(jìn)程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋是對(duì)收縮、徐變較為敏感的結(jié)構(gòu)體系。對(duì)收縮、徐變效應(yīng)的估算不足，會(huì)直接關(guān)系到節(jié)段施工中橋梁的合龍，同時(shí)影響到橋梁的正常使用壽命、美觀及最終導(dǎo)致過(guò)早的橋梁維修。論文的主要目的是對(duì)懸臂節(jié)段施工的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的收縮、徐變效應(yīng)分析，通過(guò)

2、建立有效的計(jì)算模型，提高該結(jié)構(gòu)的收縮、徐變預(yù)測(cè)精度，為施工提供有效的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并為其長(zhǎng)期時(shí)效變形觀測(cè)提供可靠的分析及對(duì)比依據(jù)。 本論文的研究成果主要有：(1)在廣泛收集國(guó)內(nèi)外混凝土收縮徐變研究資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前對(duì)混凝土力學(xué)行為分析中的進(jìn)展，對(duì)混凝土的收縮徐變機(jī)理、在非軸向應(yīng)力條件下的徐變力學(xué)表現(xiàn)、收縮徐變的本質(zhì)進(jìn)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(yù)應(yīng)力鋼筋的截面配筋及周期性

3、反復(fù)荷載下對(duì)收縮徐變的影響；另外由于非線性徐變效應(yīng)日益引起工程界的重視，重點(diǎn)論述了用于結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分析的非線性徐變破壞(損傷)模型。 (2)鑒于國(guó)外目前建立在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算機(jī)優(yōu)化處理基礎(chǔ)上的混凝土收縮徐變預(yù)測(cè)模型的不斷改進(jìn)及更新，本文對(duì)主要的分析模型進(jìn)行了計(jì)算比較，并與我國(guó)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(diǎn)介紹了基于初應(yīng)變法的組合截面收縮徐變分析理論，綜合考慮了預(yù)應(yīng)力鋼束和混凝土的時(shí)

4、效作用，提出了以梁?jiǎn)卧獧M截面網(wǎng)格剖分為基礎(chǔ)，分別計(jì)算梁?jiǎn)卧獧M截面內(nèi)每一個(gè)剖分三角形因收縮徐變、溫度梯度分布、預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛等時(shí)效因素引起的應(yīng)變，從截面內(nèi)力平衡入手，通過(guò)虛功原理和能量變分原理，推導(dǎo)出初應(yīng)變引起的等效節(jié)點(diǎn)力荷載矩陣。在此基礎(chǔ)上，用修正荷載項(xiàng)的方法計(jì)算出結(jié)構(gòu)的時(shí)效變形，從而避免了按齡期調(diào)整有效模量法中不斷修改總體剛度矩陣對(duì)計(jì)算效率的影響。 (4)考慮到收縮徐變效應(yīng)分析中大量不確定因素的存在，本文引入隨機(jī)有限元理論，通

5、過(guò)對(duì)這些隨機(jī)因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并作為輸入變量，有效地計(jì)算模擬了不確定因素的混合隨機(jī)響應(yīng)。為了減少隨機(jī)抽樣的次數(shù)并保證蒙特卡羅法的數(shù)值模擬精度，對(duì)比引入了重要抽樣法和拉丁超立方體抽樣方法；同時(shí)為提高運(yùn)算速度、節(jié)約機(jī)時(shí)及加快其收斂，本文采用了紐曼展開(kāi)隨機(jī)有限元法，并方便地同已有的有限元程序相結(jié)合。 (5)根據(jù)本文的收縮徐變分析理論，編制了相應(yīng)的有限元分析程序TDPA，對(duì)廣西龍灘布柳河大橋進(jìn)行了全程時(shí)效分析，確定其合理的施工參數(shù)和受力狀