预应力钢壳混凝土桥塔受力分析
钢壳混凝土结构是将钢壳与混凝土组合成整体共同受力的一种新型结构。东莞梨川大桥的斜曲桥塔采用了预应力钢壳混凝土结构。该结构的力学性能不仅受到自身材料及不同阶段受力的影响，而且与结合面的连接形式有很大关系。大桥斜曲塔的钢混结合面采用PBL剪力连接键，受力机理和长期徐变效应复杂，无设计范例及指导性规程可以参考。因此有必要通过模型试验和数值模拟来进行研究，内容包括以下方面： (1)对东莞梨川大桥(无背索曲塔曲梁斜拉桥)进行了全桥空间有限元计算，按照国家相关规范进行了验算。各项结果满足规范要求。 (2)采用Leonhardt、Hosaka，Nishiumi、Oguejiofor、宗周红、胡建华等给出的6种方法分析了梨川大桥索塔中PBL剪力连接键的承载性能，研究了6种PBL剪力连接键在弹性范围内的传力性能，研究表明开孔孔径和间距影响较大，贯通钢筋的影响则不明显。 (3)对主流的4种混凝土徐变模式进行了参数分析。根据平截面假定，从变形协调出发，采用龄期调整有效模量法推导了可以考虑含钢量和钢混弹模比的预应力钢壳混凝土徐变模式，利用有限元对这种模式进行了参数分析，验证了此模式的合理性。采用用户自定义算法和材料本构关系并利用ANSYS提供的CREEP准则，将四种主流的砼徐变模型和本文推导TEST-ACI209-92模型及混凝土的弹性徐变方程引入ANSYS，实现了预应力钢壳混凝土徐变问题的有限元求解。 (4)根据梨川大桥预应力钢壳混凝土桥塔的受力特点，选取最不利内侧桥塔预应力张拉箱室的关键区域进行模型试验。以预应力为长期荷载，进行了索塔徐变试验。对环境温度、湿度、预应力索张力、钢板和混凝土的应变进行了为期1年时间的观测，得到了这些量值的实测时程曲线，并与基于TEST-ACI209模式计算的有限元结果对比，验证了采用TEST-ACI209模式计算预应力钢壳混凝土徐变的合理性。
预应力钢壳混凝土桥塔;受力分析;徐变试验;有限元分析
湖南大学
硕士
桥梁与隧道工程
晏班夫
2012
中文
U448.35;U441.5
91
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）