复合材料结构模板在部分斜拉桥中的应用研究

论文摘要

模板设计是建筑方面的冷门,为很多设计人员所忽视。然而模板的费用,可能大于混凝土或者钢筋费用;在某些情况下,还可能大于混凝土和钢筋费用之和,而模板工程的施工同样要消耗大量的人力、物力、财力,很多情况下对交通也造成堵塞。要节约建筑成本,加快施工进度,模板的设计就必须得到重视。由于部分斜拉桥施工一般采用分段施工方法,模板底部不易设置支撑,而采用的挂篮施工,或者是架桥机装配施工,一个施工缓慢,一个造价高昂。为了改变这两种弊端,从寻求新结构形式,新材料,新施工方法三方面改进现在的部分斜拉桥的设计施工。随着建筑材料技术的不断进步,越来越多价格低廉的新型高强材料开始在工程上广泛应用,用以替代传统的建筑材料,以获取建筑成本的降低。与此同时随着模板工艺的改进,免拆模板技术开始取代传统的模板技术。和传统模板相比较,免拆模板作为一种新型的结构功能模板,是在模板中浇筑混凝土后,模板不拆除,构成构件的一部分,起到承受荷载或保温、隔热等功能作用。复合材料这种新型材料由于其核心问题——耐久性得到了很好的解决,已经从装饰材料逐渐向结构承重构件材料方向发展,而PVA纤维混凝土作为一种新型高强材料,其外观和普通混凝土相似,但性能有较大的改善。PVA是一种高弹高模的纤维,由于PVA的加入,混凝土开裂时形成密集的微裂缝,可以达到较大的应变(5%左右)。PVA纤维混凝土还具有较高的抵抗温湿变化的能力和较好的耐久性。本文的研究工作就在于将复合材料模板作为功能型免拆模板应用于部分斜拉桥,讨论其经济性,施工效率以及对于混凝土梁的增强作用问题。(1)讨论复合材料免拆模板与混凝土的粘结性能的影响因素,通过试验研究了复合材料免拆模板对于整体结构性能的影响,即:复合材料免拆模板对混凝土梁的抗弯强度到底有无提高;如果有提高,有多大的提高;(2)讨论复合材料免拆模板的设计,及其与组合钢模板在费用、效率以及功能上的比较;(3)讨论复合材料免拆模板支撑系统的构造安装措施,以及施工的相关技术问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 模板工程及模板的种类
• 1.1.1 模板工程简介
• 1.1.2 模板的种类
• 1.2 模板研究的经济性和重要性
• 1.2.1 模板研究的经济性
• 1.2.2 模板工程的重要性
• 1.3 国内外模板的发展
• 1.3.1 国外模板工程的发展概况
• 1.3.2 国内模板工程的发展概况
• 1.4 免拆模板概述
• 1.4.1 免拆模板的研究意义
• 1.4.2 免拆模板的发展概况
• 1.5 复合材料免拆模板的概况
• 1.5.1 复合材料简介
• 1.5.2 纤维增强水泥基复合材料现状
• 1.5.3 PVA 纤维混凝土免拆模板
• 1.6 蜂窝夹层结构模板的优势
• 1.6.1 蜂窝夹层结构简介
• 1.6.2 蜂窝夹层结构的特点
• 1.7 本文研究内容
• 第二章 模板的设计与计算
• 2.1 引言
• 2.2 模板设计的内容和原则
• 2.3 模板工程设计的基本内容
• 2.3.1 模板设计
• 2.3.2 混凝土侧压力的计算
• 2.4 蜂窝夹层结构模板的设计
• 2.4.1 蜂窝夹层结构的设计原则
• 2.4.2 蜂窝夹层结构的材料选择
• 2.4.3 蜂窝夹层结构的计算理论
• 2.4.4 蜂窝夹层结构模板的设计实例
• 2.5 小结
• 第三章 复合材料免拆模板的试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 免拆模板的制作
• 3.2.1 PVA 纤维混凝土面板的制作
• 3.2.2 蜂窝芯的制作
• 3.2.3 蜂窝夹层结构平板的制造
• 3.3 试件的制作及对比试验
• 3.3.1 试验原理及设备
• 3.3.2 材料选用
• 3.3.3 试件制作及养护
• 3.3.4 试验步骤
• 3.3.5 试验结果及分析
• 3.4 小结
• 第四章 蜂窝夹层结构模板的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 蜂窝结构模板计算模型在 MIDAS 中的实现
• 4.2.1 有限元模型的选取及单元划分
• 4.2.2 边界条件的模拟及加载方式
• 4.3 有限元模型的求解及计算结果的判定
• 4.3.1 蜂窝夹层结构面板板受到的弯曲应力
• 4.3.2 蜂窝芯材受到的剪切应力
• 4.3.3 蜂窝夹层结构模板的变形
• 4.4 小结
• 第五章 复合材料结构模板在部分斜拉桥上的应用
• 5.1 部分斜拉桥简介
• 5.1.1 桥型结构的特性及优越性
• 5.1.2 部分斜拉桥施工方法概述
• 5.2 免拆模板在部分斜拉桥上的应用
• 5.2.1 模板拼装
• 5.2.2 模板吊装和支撑
• 5.2.3 混凝土的浇灌
• 5.2.4 混凝土的养护
• 5.2.5 撤掉模板支撑系统
• 5.2.6 复合材料蜂窝结构模板的优缺点
• 第六章 结论与建议
• 6.1 本文的结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果