桥梁承载力时变规律研究

论文摘要

在我国经济建设、基础建设不断快速发展之际,公路交通量的不断增多,使桥梁工程在我国的交通设施建设中扮演着越来越重要的角色。现有桥梁的通行能力降低,某些桥梁出现了承载力不足,结构损坏等问题。如何评定现役桥梁的性能已经越来越受到国内外学者的重视。本文以大型计算机软件作为研究工具,通过建立混凝土结构桥梁模型,研究在时变影响下的桥梁承载力变化因素,最后得出桥梁承载力的变化规律。本文选取了三种不同类型的桥梁结构进行承载力分析：矩形混凝土梁、T型混凝土梁和空心板梁模型。首先,建立起有限元模型,对各种模型中的尺寸、受拉区高度、约束位置进行合理的布置。选择合理的本构关系曲线赋予模型。本文均取梁跨中位置进行加载,绘制出跨中位置的荷载-挠度曲线,得出初始阶段的极限承载力。再将影响桥梁承载力的时变参数进行计算。影响桥梁承载力变化的因素有：混凝土抗压、混凝土裂缝、钢筋锈蚀、钢筋屈服强度等。求出不同时间段内影响因素的变化值并整理成表,将这些数值依次赋予前面所建的模型之中,再次在相同的位置进行加载,得到各不同时间段内的承载力变化曲线。通过以上的方法计算,通过观察、分析可以得知：混凝土对桥梁承载力的影响较小,桥梁承载力变化主要是钢筋锈蚀的影响。在混凝土碳化深度尚未达到钢筋位置时,桥梁承载力基本不变。当钢筋开始锈蚀后,随着钢筋锈蚀率的增大,其承载力呈线性降低变化。最后得出本文中选桥梁的承载力变化函数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁承载力时变介绍
• 1.3 国内外主要研究成果及其相关结论
• 1.3.1 基于可靠性理论的桥梁承载力研究
• 1.3.2 基于模糊数学理论桥梁承载力研究
• 1.3.3 基于规范的桥梁评估
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 桥梁承载力数值分析及其计算方法
• 2.1 钢筋混凝土桥梁特点
• 2.1.1 钢筋混凝土材料的优势
• 2.1.2 钢筋混凝土材料的不足
• 2.2 混凝土本构关系
• 2.2.1 本构关系介绍
• 2.2.2 混凝土抗拉压应力—应变关系
• 2.3 钢筋本构关系
• 2.3.1 钢筋应力—应变影响因素及特征
• 2.3.2 钢筋本构关系
• 2.3.3 钢筋锈蚀的结构性能
• 2.4 ansys软件介绍
• 2.4.1 软件介绍
• 2.4.2 有限元分析的意义
• 2.4.3 混凝土单元介绍
• 2.4.4 钢筋单元介绍
• 2.4.5 建模介绍
• 2.4.6 有限元模型的选择
• 2.4.7 混凝土非线性模型
• 2.4.8 钢筋非线性模型
• 2.4.9 破坏准则
• 2.5 本文的计算方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 在役桥梁结构时变参数确定
• 3.1 桥梁时变参数的确定
• 3.2 混凝土碳化
• 3.2.1 碳化影响因素
• 3.2.2 混凝土碳化系数
• 3.2.3 混凝土碳化对承载能力的影响
• 3.3 混凝土开裂
• 3.3.1 裂缝的种类
• 3.3.2 裂缝宽度计算
• 3.3.3 裂缝对结构承载力的影响
• 3.4 混凝土材料抗压强度变化
• 3.4.1 混凝土抗压强度的龄期效应
• 3.4.2 持续荷载作用下混凝土徐变对抗压强度的影响
• 3.4.3 混凝土抗压强度时变规律
• 3.5 钢筋锈蚀
• 3.5.1 钢筋锈蚀概述
• 3.5.2 钢筋锈蚀原因及影响
• 3.5.3 钢筋锈蚀开始时间的确定
• 3.5.4 钢筋锈蚀后的相关变化
• 3.5.5 钢筋锈蚀后主要的表现
• 3.6 钢筋屈服强度
• 3.6.1 钢筋屈服强度介绍
• 3.6.2 钢筋屈服强度随钢筋锈蚀的变化公式
• 3.7 本章小结
• 第四章 在役桥梁结构承载力分析
• 4.1 时变相关参数公式
• 4.1.1 混凝土碳化系数
• 4.1.2 钢筋锈蚀时间
• 4.1.3 混凝土抗压强度
• 4.1.4 不同钢筋锈蚀率下钢筋直径的变化
• 4.1.5 不同钢筋锈蚀率下屈服强度的变化
• 4.2 矩形钢筋混凝土梁算例
• 4.2.1 模型介绍
• 4.2.2 ANSYS单元材料性质的定义
• 4.2.3 模型创建
• 4.2.4 求解并查看结果
• 4.2.5 时变参数变化
• 4.2.6 钢筋混凝土简支梁承载力时变规律
• 4.3 某T型钢筋混凝土实例分析
• 4.3.1 桥梁介绍与研究目的
• 4.3.2 桥梁概况
• 4.3.3 桥梁结构及材料
• 4.3.4 设计图纸
• 4.3.5 模型的创建
• 4.3.6 加载及求解
• 4.3.7 时变各参数变化
• 4.3.8 结论
• 4.4 某在役空心板混凝土桥梁承载力时变规律
• 4.4.1 工程概况
• 4.4.2 设计图纸
• 4.4.3 模型的创建
• 4.4.4 求解
• 4.4.5 时变各参数变化
• 4.4.6 时变承载力计算
• 4.4.7 结论
• 4.5 桥梁寿命预测
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献