[博士]預應力混凝土梁橋永存預應力預測方法研究

內(nèi)容簡介

　　[博士]預應力混凝土梁橋永存預應力預測方法研究　　學科專業(yè): 道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：長安大學　　學位年度：2007　　預應力技術(shù)在橋梁工程中的應用歷史近70年，目前世界橋梁中有70%以上都采用了預應力混凝土結(jié)構(gòu)。我國在20世紀70年代后期修建的大、中跨徑橋梁亦多為預應力混凝土結(jié)構(gòu)。由于預應力技術(shù)在橋梁工程中的普遍應用及長期服役，其缺陷亦逐漸暴露:預應力棍凝土懸臂梁(或T形剛構(gòu))下?lián)线^大影響正常運營;預應力束管道壓漿不飽滿致使預應力束銹蝕;預應力束張拉不足導致運營期間混凝土梁開裂;預應力束張拉過大造成混凝土保護層開裂剝落、普通鋼筋銹蝕、波紋管銹蝕等，這些缺陷使得預應力混凝土梁的承載力下降、耐久性降低，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，嚴重時將威脅橋梁安全。預應力在結(jié)構(gòu)中的實際作用、預應力的衰減程度等問題，須在預應力混凝土橋梁應用中魚待解決。目前關(guān)于預應力混凝土梁永存預應力的研究幾乎還是空白，本文將對PC梁永存預應力的預測方法進行研究，以起拋磚引玉之作用?！　? 本文以不同截面型式、不同配束方式的預應力混凝土模型梁動力試驗為基礎，研究了預應力對混凝土簡支梁振動基頻、剛度、應變的影響規(guī)律，提出預應力混凝土梁永存預應力的預測方法。主要研究內(nèi)容和研究成果如下:　　 (1)首次對三種截面形式—矩形、T形和空心板，三種配束方式—形心直線配束、偏心直線配束和曲線配束的簡支梁進行了預應力對結(jié)構(gòu)動力性能影響的試驗研究?？偨Y(jié)了振動基頻隨預應力的變化規(guī)律，提出其基頻隨預應力的增加而增大，變化規(guī)律與配束方式有關(guān)，曲線配束梁按二次拋物線規(guī)律變化，直線配束梁按一次線性規(guī)律變化;增大量值與截面形式、材料性質(zhì)和預應力束偏心距的大小有關(guān)，在相同截面積時，梁的截面剛度越小，預應力的作用越顯著，反之預應力的作用越小?！　? (2)預應力對混凝土梁振動基頻的改變，使得結(jié)構(gòu)的有效剛度相應地發(fā)生了變化，本文由試驗總結(jié)出永存預應力N隨梁的靜剛度B、有效剛度凡的變化規(guī)律，可根據(jù)已知預應力推求有效剛度值，也可根據(jù)有效剛度值推求永存預應力值，從而提出基于有效剛度代換預測預應力混凝土梁永存預應力的新方法。此方法可用于新制預應力混凝土成品梁的出廠無損檢驗;也可用于在役橋永存預應力的檢測評估?！　? (3)根據(jù)有限點的檢測(鋼筋或混凝土)應變值與理論計算應變值進行比較推求永存預應力值，并編制了“在役預應力混凝土橋梁永存(有效)預應力評估系統(tǒng)”專用計算程序，提出基于有限點應變檢測的預應力混凝土梁永存預應力預測方法。該方法適用簡支結(jié)構(gòu)及連續(xù)結(jié)構(gòu)?！　? (4)對目前研究成果總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學者基于Bernoulli-Eider梁理論或能量法得出預應力對形心直線配束簡支梁的振動基頻沒有影響、對其它配束方式的簡支梁有一定影響的結(jié)論，均忽略了預應力作用可改變混凝土梁的應力狀態(tài)和混凝土梁在振動過程中其受力狀態(tài)變化的規(guī)律。本文首次從混凝土的本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，提出預應力將改變混凝土梁的初應力狀態(tài)，使得混凝土梁成為帶初應力工作的梁，由混凝土初應力點狀態(tài)下的部分加卸載試驗得出凡>乓，則混凝土應力狀態(tài)剛度Ba大于無應力狀態(tài)下的抗彎剛度B，由此得出預應力將改變混凝土梁的振動頻率，且隨預應力的增加而增大的結(jié)論?！　? (5)在總結(jié)已有評估方法和本文研究的基礎上，提出了PC梁永存預應力的四種預測方法—基于動力性能預測法、有效剛度代換法、有限點檢測法和混凝土應力狀態(tài)剛度法。有效剛度代換法目前適用于簡支結(jié)構(gòu)，其它方法適用于簡支結(jié)構(gòu)和連續(xù)結(jié)構(gòu)。

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