[博士]預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋永存預(yù)應(yīng)力預(yù)測方法研究

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內(nèi)容簡介

　　[博士]預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋永存預(yù)應(yīng)力預(yù)測方法研究　　學(xué)科專業(yè): 道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：長安大學(xué)　　學(xué)位年度：2007　　 預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用歷史近70年，目前世界橋梁中有70%以上都采用了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。我國在20世紀(jì)70年代后期修建的大、中跨徑橋梁亦多為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。由于預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁工程中的普遍應(yīng)用及長期服役，其缺陷亦逐漸暴露:預(yù)應(yīng)力棍凝土懸臂梁(或T形剛構(gòu))下?lián)线^大影響正常運(yùn)營;預(yù)應(yīng)力束管道壓漿不飽滿致使預(yù)應(yīng)力束銹蝕;預(yù)應(yīng)力束張拉不足導(dǎo)致運(yùn)營期間混凝土梁開裂;預(yù)應(yīng)力束張拉過大造成混凝土保護(hù)層開裂剝落、普通鋼筋銹蝕、波紋管銹蝕等，這些缺陷使得預(yù)應(yīng)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(yán)重時(shí)將威脅橋梁安全。預(yù)應(yīng)力在結(jié)構(gòu)中的實(shí)際作用、預(yù)應(yīng)力的衰減程度等問題，須在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁應(yīng)用中魚待解決。目前關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁永存預(yù)應(yīng)力的研究幾乎還是空白，本文將對PC梁永存預(yù)應(yīng)力的預(yù)測方法進(jìn)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(yù)應(yīng)力混凝土模型梁動(dòng)力試驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究了預(yù)應(yīng)力對混凝土簡支梁振動(dòng)基頻、剛度、應(yīng)變的影響規(guī)律，提出預(yù)應(yīng)力混凝土梁永存預(yù)應(yīng)力的預(yù)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(jìn)行了預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能影響的試驗(yàn)研究?？偨Y(jié)了振動(dòng)基頻隨預(yù)應(yīng)力的變化規(guī)律，提出其基頻隨預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力束偏心距的大小有關(guān)，在相同截面積時(shí)，梁的截面剛度越小，預(yù)應(yīng)力的作用越顯著，反之預(yù)應(yīng)力的作用越小。　　 (2)預(yù)應(yīng)力對混凝土梁振動(dòng)基頻的改變，使得結(jié)構(gòu)的有效剛度相應(yīng)地發(fā)生了變化，本文由試驗(yàn)總結(jié)出永存預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力推求有效剛度值，也可根據(jù)有效剛度值推求永存預(yù)應(yīng)力值，從而提出基于有效剛度代換預(yù)測預(yù)應(yīng)力混凝土梁永存預(yù)應(yīng)力的新方法。此方法可用于新制預(yù)應(yīng)力混凝土成品梁的出廠無損檢驗(yàn);也可用于在役橋永存預(yù)應(yīng)力的檢測評估?！　? (3)根據(jù)有限點(diǎn)的檢測(鋼筋或混凝土)應(yīng)變值與理論計(jì)算應(yīng)變值進(jìn)行比較推求永存預(yù)應(yīng)力值，并編制了“在役預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁永存(有效)預(yù)應(yīng)力評估系統(tǒng)”專用計(jì)算程序，提出基于有限點(diǎn)應(yīng)變檢測的預(yù)應(yīng)力混凝土梁永存預(yù)應(yīng)力預(yù)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(xué)者基于Bernoulli-Eider梁理論或能量法得出預(yù)應(yīng)力對形心直線配束簡支梁的振動(dòng)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(yù)應(yīng)力作用可改變混凝土梁的應(yīng)力狀態(tài)和混凝土梁在振動(dòng)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(yù)應(yīng)力將改變混凝土梁的初應(yīng)力狀態(tài)，使得混凝土梁成為帶初應(yīng)力工作的梁，由混凝土初應(yīng)力點(diǎn)狀態(tài)下的部分加卸載試驗(yàn)得出凡>乓，則混凝土應(yīng)力狀態(tài)剛度Ba大于無應(yīng)力狀態(tài)下的抗彎剛度B，由此得出預(yù)應(yīng)力將改變混凝土梁的振動(dòng)頻率，且隨預(yù)應(yīng)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(chǔ)上，提出了PC梁永存預(yù)應(yīng)力的四種預(yù)測方法—基于動(dòng)力性能預(yù)測法、有效剛度代換法、有限點(diǎn)檢測法和混凝土應(yīng)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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