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【博士】斜拉橋預(yù)應(yīng)力混凝土索塔關(guān)鍵問(wèn)題研究【2006】
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學(xué)科專(zhuān)業(yè):結(jié)構(gòu)工程 授予學(xué)位:博士 學(xué)位授予單位:東南大學(xué) 學(xué)位年度: 2006年 近年來(lái),大量的大型或超大型斜拉橋在我國(guó)各地興起,由于結(jié)構(gòu)功能的需要,小曲率半徑、大噸位曲線預(yù)應(yīng)力筋在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用日漸增多。同時(shí),由于跨度的增加,在大跨徑斜拉橋的索塔設(shè)計(jì)中,斜拉索的設(shè)計(jì)噸位已達(dá)到了“干噸”級(jí)的水平,使得索塔錨固區(qū)的受力越來(lái)越大,這無(wú)疑給設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新的課題?! ×硗猓捎谛崩瓨蝾A(yù)應(yīng)力混凝土索塔屬于高聳結(jié)構(gòu),其工作環(huán)境惡劣,承受四季變化的太陽(yáng)輻射的作用,以及混凝土材料自身特性的復(fù)雜性及不確定性,都對(duì)索塔短期和長(zhǎng)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(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值研究 針對(duì)小曲率半徑預(yù)應(yīng)力束的張拉伸長(zhǎng)值比理論伸長(zhǎng)值偏大這一現(xiàn)象,分析影響小曲率半徑預(yù)應(yīng)力束張拉伸長(zhǎng)值的各種岡素??紤]小曲率半徑預(yù)應(yīng)力束曲線段的等效徑向荷載引起的擠壓效應(yīng),對(duì)孔道摩阻系數(shù)進(jìn)行修正。同時(shí),分析預(yù)應(yīng)力束的束效應(yīng)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(yù)應(yīng)力束張拉延伸量計(jì)算的理論方法,并通過(guò)多個(gè)工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。另外,對(duì)五河口斜拉橋全索塔的U形預(yù)應(yīng)力筋施工中的張拉伸長(zhǎng)值進(jìn)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(yàn)研究 總結(jié)已有的斜拉橋索塔節(jié)段模型試驗(yàn)研究中所選取的節(jié)段高度和位置,以及試驗(yàn)中所采取的加載方式、測(cè)點(diǎn)布置情況,并概括性地總結(jié)這些節(jié)段模型的工作性能。另外,通過(guò)有限元程序?qū)窗彩形搴涌谛崩瓨蛩魉?jié)段足尺模型進(jìn)行分析的結(jié)果,與節(jié)段足尺模型試驗(yàn)結(jié)果比較,確定索塔結(jié)構(gòu)的抗裂安全度利破壞安全度,并提出相應(yīng)的構(gòu)造措施建議。同時(shí),對(duì)現(xiàn)有已知的斜拉橋索塔節(jié)段足尺模型試驗(yàn)進(jìn)行若干總結(jié)研究,期望得出一些新的結(jié)論。 3.索塔錨固區(qū)整體分析研究 對(duì)索塔節(jié)段模型試驗(yàn)和理論分析結(jié)果與索塔整體模型理論分析結(jié)果進(jìn)行比較研究,對(duì)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(shí)際性能。另外,研究環(huán)向u形預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)沿模型高度方向的衰減,以及單對(duì)拉索索力效應(yīng)沿模型高度方向的衰減,并與整體環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)和全部拉索索力效應(yīng)沿模型高度方向的衰減進(jìn)行比較。 4.斜拉橋索塔環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋合理布置及優(yōu)化研究 通過(guò)對(duì)比三座大型斜拉橋索塔錨固區(qū)足尺節(jié)段模型試驗(yàn)情況,并以此為基礎(chǔ)分析索塔錨固區(qū)預(yù)應(yīng)力筋平面內(nèi)的合理布置方式,進(jìn)而研究U形預(yù)應(yīng)力筋的合理豎向間距。另外,采用線性規(guī)劃的方法,運(yùn)用單位預(yù)應(yīng)力筋在錨固區(qū)產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力效應(yīng),結(jié)合線性疊加原理,對(duì)淮安五河口斜拉橋索塔錨固區(qū)現(xiàn)有的U形預(yù)應(yīng)力筋布置方式進(jìn)行優(yōu)化研究。 5.斜拉橋預(yù)應(yīng)力混凝土索塔的日照瞬態(tài)溫度場(chǎng)研究 從太陽(yáng)輻射、熱對(duì)流及熱傳導(dǎo)的基本原理出發(fā),利用傅立葉熱傳導(dǎo)偏微分方程,結(jié)合等效綜合室外溫度的方法確定的索塔塔壁外側(cè)的第三類(lèi)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(chǎng),并采用耦合的方法研究對(duì)應(yīng)的溫度自生應(yīng)力。 6.基于混凝土?xí)r效不大確定性的索塔長(zhǎng)期工作性能研究 對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外幾種常用的混凝土?xí)r效計(jì)算模式,分析其相對(duì)適用條件。探討混凝土?xí)r效計(jì)算模式的幾種類(lèi)型的不確定性,并以此不確定性的變異系數(shù)為基礎(chǔ),研究合理的混凝土?xí)r效計(jì)算模式。分析混凝土中普通鋼筋與混凝土的相互作用,進(jìn)而研究普通鋼筋對(duì)混凝十收縮和徐變的影響。通過(guò)線性徐變力學(xué)的兩個(gè)定理,以預(yù)應(yīng)力混凝土索塔錨固區(qū)的線彈性解為基礎(chǔ)推導(dǎo)其線性徐變解,進(jìn)而研究預(yù)應(yīng)力混凝_十索塔錨固區(qū)基于混凝土?xí)r效不確定性的長(zhǎng)期工作性能。
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