【博士】斜拉橋預應力混凝土索塔關鍵問題研究【2006】

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　　學科專業(yè)：結構工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東南大學　　學位年度： 2006年　　近年來，大量的大型或超大型斜拉橋在我國各地興起，由于結構功能的需要，小曲率半徑、大噸位曲線預應力筋在預應力混凝土結構中的應用日漸增多。同時，由于跨度的增加，在大跨徑斜拉橋的索塔設計中，斜拉索的設計噸位已達到了“干噸”級的水平，使得索塔錨固區(qū)的受力越來越大，這無疑給設計帶來了許多新的課題?！　×硗?，由于斜拉橋預應力混凝土索塔屬于高聳結構，其工作環(huán)境惡劣，承受四季變化的太陽輻射的作用，以及混凝土材料自身特性的復雜性及不確定性，都對索塔短期和長期工作性能產(chǎn)生某種程度的影響。這些都是迫切需要解決的課題。　　1．小半徑大曲率預應力筋張拉伸長值研究　　針對小曲率半徑預應力束的張拉伸長值比理論伸長值偏大這一現(xiàn)象，分析影響小曲率半徑預應力束張拉伸長值的各種岡素?？紤]小曲率半徑預應力束曲線段的等效徑向荷載引起的擠壓效應，對孔道摩阻系數(shù)進行修正。同時，分析預應力束的束效應引起的鋼絞線的重新排列，以及彎曲段等效徑向荷載產(chǎn)生的徑向位移，最后提出適合大曲率預應力束張拉延伸量計算的理論方法，并通過多個工程實測數(shù)據(jù)進行校驗。另外，對五河口斜拉橋全索塔的U形預應力筋施工中的張拉伸長值進行概率分析，并分析規(guī)范規(guī)定的±6﹪偏差的概率置信度。　　2．五河口斜拉橋索塔節(jié)段模型試驗研究　　總結已有的斜拉橋索塔節(jié)段模型試驗研究中所選取的節(jié)段高度和位置，以及試驗中所采取的加載方式、測點布置情況，并概括性地總結這些節(jié)段模型的工作性能。另外，通過有限元程序對淮安市五河口斜拉橋索塔節(jié)段足尺模型進行分析的結果，與節(jié)段足尺模型試驗結果比較，確定索塔結構的抗裂安全度利破壞安全度，并提出相應的構造措施建議。同時，對現(xiàn)有已知的斜拉橋索塔節(jié)段足尺模型試驗進行若干總結研究，期望得出一些新的結論。　　3．索塔錨固區(qū)整體分析研究　　對索塔節(jié)段模型試驗和理論分析結果與索塔整體模型理論分析結果進行比較研究，對比二者的抗裂安全度和工作性能，研究節(jié)段模型能否反映整體索塔的實際性能。另外，研究環(huán)向u形預應力筋的預應力效應沿模型高度方向的衰減，以及單對拉索索力效應沿模型高度方向的衰減，并與整體環(huán)向預應力筋的預應力效應和全部拉索索力效應沿模型高度方向的衰減進行比較。　　4．斜拉橋索塔環(huán)向預應力筋合理布置及優(yōu)化研究　　通過對比三座大型斜拉橋索塔錨固區(qū)足尺節(jié)段模型試驗情況，并以此為基礎分析索塔錨固區(qū)預應力筋平面內(nèi)的合理布置方式，進而研究U形預應力筋的合理豎向間距。另外，采用線性規(guī)劃的方法，運用單位預應力筋在錨固區(qū)產(chǎn)生的預應力效應，結合線性疊加原理，對淮安五河口斜拉橋索塔錨固區(qū)現(xiàn)有的U形預應力筋布置方式進行優(yōu)化研究。　　5．斜拉橋預應力混凝土索塔的日照瞬態(tài)溫度場研究　　從太陽輻射、熱對流及熱傳導的基本原理出發(fā)，利用傅立葉熱傳導偏微分方程，結合等效綜合室外溫度的方法確定的索塔塔壁外側的第三類邊界條件，以及塔體內(nèi)部邊界條件。從而研究五河口斜拉橋索塔在太剛輻射極值的狀態(tài)下，夏季和冬季的塔體日照瞬態(tài)溫度場，并采用耦合的方法研究對應的溫度自生應力?！　?．基于混凝土時效不大確定性的索塔長期工作性能研究　　對比研究國內(nèi)外幾種常用的混凝土時效計算模式，分析其相對適用條件。探討混凝土時效計算模式的幾種類型的不確定性，并以此不確定性的變異系數(shù)為基礎，研究合理的混凝土時效計算模式。分析混凝土中普通鋼筋與混凝土的相互作用，進而研究普通鋼筋對混凝十收縮和徐變的影響。通過線性徐變力學的兩個定理，以預應力混凝土索塔錨固區(qū)的線彈性解為基礎推導其線性徐變解，進而研究預應力混凝_十索塔錨固區(qū)基于混凝土時效不確定性的長期工作性能?！　?

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