大跨连续刚构桥梁长期力学性能研究.pptx

大跨连续刚构桥梁长期力学性能研究大跨连续刚构桥梁长期力学性能研究 长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力 重分布问题的通用算法重分布问题的通用算法 第三章第三章 含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力 重分布问题的非应力应变计算重分布问题的非应力应变计算 第四章第四章 桥梁上部结构恒载内力分布对桥梁运营过程中时效弹桥梁上部结构恒载内力分布对桥梁运营过程中时效弹 性下挠的影响性下挠的影响 第五章第五章 结论与展望结论与展望目目 录录目目 录录发展历程发展历程第一章第一章 绪绪 论论发展趋势发展趋势存在的问题存在的问题本文主要研究内容本文主要研究内容第一章第一章 绪绪 论论长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 连续刚构桥是在集合连续梁桥、连续刚构桥是在集合连续梁桥、T T型刚构桥这两型刚构桥这两种桥型优点的基础上发展而来的，具有结构整体性能种桥型优点的基础上发展而来的，具有结构整体性能好、主墩无支座；伸缩缝少，行车舒适性好；顺桥向好、主墩无支座；伸缩缝少，行车舒适性好；顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度大，能满足特大跨径桥梁的抗弯刚度和横向抗扭刚度大，能满足特大跨径桥梁的受力要求；顺桥向抗推刚度小，故能有效地减小温度、受力要求；顺桥向抗推刚度小，故能有效地减小温度、混凝土收缩徐变和地震影响等。混凝土收缩徐变和地震影响等。我国于我国于19881988年从国外引进连续刚构桥，年从国外引进连续刚构桥，19901990年建年建成了第一座跨径为成了第一座跨径为180m180m的广州洛溪大桥。至今已修建的广州洛溪大桥。至今已修建了大量该类型桥梁。了大量该类型桥梁。第一章第一章 绪绪 论论1.1 发展历程第一章第一章 绪绪 论论序号序号桥桥 名名最大跨最大跨径径(m)(m)特点特点建成建成年份年份1 1洛溪大桥洛溪大桥 180180国内首次采用大吨位预应力的桥梁国内首次采用大吨位预应力的桥梁198819882 2沅陵大桥沅陵大桥 140140横向无粘结力筋，引桥采用滑动与永久横向无粘结力筋，引桥采用滑动与永久合二为一的支座体系合二为一的支座体系 199119913 3虎门大桥辅航道桥虎门大桥辅航道桥 270270当时世界之最，取消了当时世界之最，取消了弯起束和连续束弯起束和连续束199719974 4重庆黄花园大桥重庆黄花园大桥 250250连续长度最长连续长度最长 199919995 5厦门海沧大桥西厦门海沧大桥西航道桥航道桥140140双辐位于曲线上，是目前国内最大的弯双辐位于曲线上，是目前国内最大的弯连续刚构桥连续刚构桥 19991999我国部分典型连续刚构桥我国部分典型连续刚构桥长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文第一章第一章 绪绪 论论1.2 发展趋势1.1.跨径可进一步加大跨径可进一步加大 ；2.2.上部结构不断轻型化；上部结构不断轻型化；3.3.简化预应力束类型；简化预应力束类型；4.4.随着我国国民经济的发展，公路基础设施建随着我国国民经济的发展，公路基础设施建设逐渐向山岭重丘区发展，连续刚构的墩高将设逐渐向山岭重丘区发展，连续刚构的墩高将越来越高。越来越高。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文第一章第一章 绪绪 论论 在研究大跨度预应力混凝土桥梁的长期力学性在研究大跨度预应力混凝土桥梁的长期力学性能及其效应时，普遍存在以下一些问题：能及其效应时，普遍存在以下一些问题：如如何何精精确确确确定定预预应应力力钢钢筋筋和和普普通通钢钢筋筋对对收收缩缩徐徐变变的定量影响。的定量影响。选选用用何何种种方方法法对对二二维维横横截截面面区区域域进进行行三三角角形形网网格格划分。划分。在在大大跨跨桥桥梁梁的的施施工工监监控控工工作作中中，应应力力测测试试一一直直是是一一个个重重点点，但但同同时时也也一一直直是是一一个个难难点点。究究其其主主要要原因，主要是在仪器测试到的应变里，不但包含原因，主要是在仪器测试到的应变里，不但包含 1.3 存在的问题长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文第一章第一章 绪绪 论论 了了应应力力应应变变，也也包包含含非非应应力力应应变变。如如何何将将混混凝凝土土的的非非应应力力应应变变剥剥离离开开来来，准准确确计计算算初初混混凝凝土土的的应应力，一直是施工监控没有解决的问题。力，一直是施工监控没有解决的问题。在在以以往往的的桥桥梁梁设设计计中中，设设计计人人员员一一直直忽忽视视了了桥桥梁梁上上部部结结构构弹弹性性内内力力分分布布对对桥桥梁梁运运营营过过程程中中时时效效弹弹性性下下挠挠的的影影响响，而而切切目目前前尚尚未未见见到到关关于于这这方方面面的的研究。研究。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第一章第一章 绪绪 论论1.4 本文主要研究内容1.提提出出了了一一种种基基于于空空间间梁梁单单元元的的含含有有任任意意多多种种不不同同初初应应变变特特性性材材料料广广义义组组合合截截面面应应力力重重分分布布问问题题的的通通用用算算法法。运运用用此此算算法法，首首次次实实现现了了同同时时定定量量考考虑虑普普通通钢钢筋筋和和预预应应力力筋筋对对收收缩缩徐徐变变的的影影响响及及其其引引起的应力重分布。起的应力重分布。2.结结合合AFM（Advancing Front Method）三三角角化化方方法法，本本文文提提出出了了一一种种简简单单、实实用用的的内内点点生生成成算算法，使得自动剖分后的三角形质量优良。法，使得自动剖分后的三角形质量优良。3.首首次次实实现现了了截截面面非非应应力力收收缩缩徐徐变变应应变变的的计计算算，并并运运用用此此方方法法解解决决了了大大跨跨高高墩墩连连续续刚刚构构桥桥施施工工监监控控中非应力收缩徐变应变干扰应力测试的难题。中非应力收缩徐变应变干扰应力测试的难题。4.以以布布柳柳河河大大桥桥为为工工程程背背景景，就就桥桥梁梁上上部部结结构构弹弹性性内内力力分分布布对对桥桥梁梁运运营营过过程程中中时时效效弹弹性性下下挠挠的的影影响响展开了详细研究。展开了详细研究。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第一章第一章 绪绪 论论引言引言第二章第二章 含有任意多种不同初应变特性材料含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力重分布问题的通用算法广义组合截面应力重分布问题的通用算法 通用算法基本原理通用算法基本原理 算例分析算例分析 长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.1 引 言 材料的收缩、徐变、温差梯度分布等都属于初应变问材料的收缩、徐变、温差梯度分布等都属于初应变问题。广义组合截面是指由两种或两种以上具有不同初应变题。广义组合截面是指由两种或两种以上具有不同初应变（收缩应变、徐变应变、温度应变等）性能的材料所构成（收缩应变、徐变应变、温度应变等）性能的材料所构成的截面。这些截面由于材料特性不同，或者由于分层浇注的截面。这些截面由于材料特性不同，或者由于分层浇注而导致材料的时效特性不同，在截面内部约束和（或）结而导致材料的时效特性不同，在截面内部约束和（或）结构边界约束的作用下，会引起横截面上具有不同初应变性构边界约束的作用下，会引起横截面上具有不同初应变性能的材料之间的应力重分布，这种应力重分布会显著影响能的材料之间的应力重分布，这种应力重分布会显著影响结构的力学表现。一般的算法仅能考虑两种具有不同时效结构的力学表现。一般的算法仅能考虑两种具有不同时效特性的材料形成的组合截面，关于预应力钢筋、普通钢筋特性的材料形成的组合截面，关于预应力钢筋、普通钢筋对于收缩徐变的影响，现有的算法都无法同时定量算出二对于收缩徐变的影响，现有的算法都无法同时定量算出二长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法 者的影响。者的影响。鉴于此，本课题提出了基于初应变法的任意多种不同鉴于此，本课题提出了基于初应变法的任意多种不同特性材料广义组合截面初应变问题的通用算法，较好地解特性材料广义组合截面初应变问题的通用算法，较好地解决了这一问题。组合截面中材料的数量不受限制，这些材决了这一问题。组合截面中材料的数量不受限制，这些材料可以具有不同的收缩徐变规律，收缩徐变规律是任意的，料可以具有不同的收缩徐变规律，收缩徐变规律是任意的，而且无须拟合成为指数形式，具有很强的通用性。运用此而且无须拟合成为指数形式，具有很强的通用性。运用此算法，首次实现了同时定量考虑普通钢筋和预应力筋对收算法，首次实现了同时定量考虑普通钢筋和预应力筋对收缩徐变的影响及其引起的应力重分布。此外，此算法还可缩徐变的影响及其引起的应力重分布。此外，此算法还可实现截面真正意义上的二维温差梯度分布的温度应力计算。实现截面真正意义上的二维温差梯度分布的温度应力计算。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.2 通用算法基本原理通用算法基本原理 2.2.1 纵向纤维内部约束产生的约束自应力纵向纤维内部约束产生的约束自应力ZReferenceYReference形心（YO，ZO）自由初应变与实际发生应变之差自由初应变与实际发生应变之差：任意一点的实际发生应变任意一点的实际发生应变：由于纵向纤维的内部约束产生的由于纵向纤维的内部约束产生的内部约束自应力内部约束自应力：2.2.2 纵向纤维经过内部约束后的应变的参数纵向纤维经过内部约束后的应变的参数 由上述方程组可以求得在任意时间段由上述方程组可以求得在任意时间段 内，反映横截面内，反映横截面上各纵向纤维上各纵向纤维 经过内部约束后的应变参数经过内部约束后的应变参数 ，根据，根据单元起点、终点两端的参数单元起点、终点两端的参数 ，可，可以求得初应变问题的等效结点荷载，进而可求得考虑结构边以求得初应变问题的等效结点荷载，进而可求得考虑结构边界约束后的结构反应。界约束后的结构反应。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.2.3 单元任意形状横截面二维网格划分单元任意形状横截面二维网格划分长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法 对梁单元横截面的二维网格剖分是含有任意多种不同初应变特性材对梁单元横截面的二维网格剖分是含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力重分布问题的通用算法的基础。料广义组合截面应力重分布问题的通用算法的基础。2.2.3.1 边界节点生成边界节点生成2.2.3.2 内部节点生成内部节点生成2.2.3.3 AFM三角化算法三角化算法2.2.3.4 算法的数据结构算法的数据结构2.2.3.5 三角形形状因子及形状评估三角形形状因子及形状评估设设ABC面积为面积为S，为形状因子，则有：为形状因子，则有：（0 1）下面为上述算法的一些常用截面剖分实例：下面为上述算法的一些常用截面剖分实例：长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法 图图2.2 箱形截面梁箱形截面梁 图图2.3 薄壁圆形柱薄壁圆形柱 图图2.4 薄壁空心墩薄壁空心墩 图图2.5 T形梁形梁 图图2.6 空心板空心板2.2.4 单元任意形状组合横截面几何特性计算单元任意形状组合横截面几何特性计算长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法（1）某一种材料所占区域相关几何参数的计算）某一种材料所占区域相关几何参数的计算（2）任意多种材料组合截面相关几何参数的计算）任意多种材料组合截面相关几何参数的计算2.2.5 初应变问题等效结点荷载的计算初应变问题等效结点荷载的计算 单元初应变问题的等效结点荷载按下式计算单元初应变问题的等效结点荷载按下式计算:长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.2.6 初应变问题应力计算初应变问题应力计算（1）第）第i种材料任意位置（种材料任意位置（y,z）的自应力：）的自应力：（2）结构边界约束产生的内力重分布引起的参考材料任意位置（）结构边界约束产生的内力重分布引起的参考材料任意位置（y,z）的）的 应力：应力：对于第对于第i种非参考材料：种非参考材料：（3）第）第i种材料初应变问题的总应力：种材料初应变问题的总应力：长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.3 算例分析算例分析 2.3.1 广西布柳河大桥预拱度设置广西布柳河大桥预拱度设置图图2.7 在不同收缩、徐变模式下的预拱度设置图在不同收缩、徐变模式下的预拱度设置图 长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法表表2.2 不同模式下的预拱度比较（单位：不同模式下的预拱度比较（单位：m）节点位置JTJ023-85JTG 2004RILEM B3CEB MC90边跨13#（117#）0.1817980.2273830.2231550.382207中跨60#（70#）0.3541620.4338560.3516210.546271跨中64#（66#）0.2331370.2967260.2361630.373298墩顶36#（94#）0.061540.0615390.0614980.063592 从图从图2.7、表、表2.2中可以看出改进的中可以看出改进的CEB-FIP MC90（99）计算模式，与计算模式，与JTJ023-85、JTG2004、RILEM B3计算模式差计算模式差别较大，整体上高估了徐变系数。在整个中跨范围别较大，整体上高估了徐变系数。在整个中跨范围JTJ023-85与与RILEM B3的徐变计算较为吻和，而在边跨的徐变计算较为吻和，而在边跨JTG2004与与RILEM B3收缩徐变计算效应较为接近。收缩徐变计算效应较为接近。JTJ023-85整体上呈整体上呈现出对徐变的低估，需要引起注意。现出对徐变的低估，需要引起注意。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.3.2 普通钢筋及预应力钢筋对收缩徐变的约束效应普通钢筋及预应力钢筋对收缩徐变的约束效应 大跨度预应力连续刚构桥梁结构，其截面上布置着大量大跨度预应力连续刚构桥梁结构，其截面上布置着大量的普通受力钢筋，这些钢筋的分布对混凝土的变形起着相当的普通受力钢筋，这些钢筋的分布对混凝土的变形起着相当大的约束作用，同时引起了截面上的应力重分布。大的约束作用，同时引起了截面上的应力重分布。预应力混凝土桥梁截面中普通钢筋和预应力筋强烈地影预应力混凝土桥梁截面中普通钢筋和预应力筋强烈地影响着预应力混凝土结构的力学性能，但迄今为止，大多数的响着预应力混凝土结构的力学性能，但迄今为止，大多数的收缩徐变试验都没有考虑配筋的影响，应用于结构分析时为收缩徐变试验都没有考虑配筋的影响，应用于结构分析时为简化计算，一般也忽略普通钢筋的影响，这势必会带来误差。简化计算，一般也忽略普通钢筋的影响，这势必会带来误差。利用利用BRanalysis程序，可以将纵向普通钢筋在截面中程序，可以将纵向普通钢筋在截面中的具体位置精确的描述出来，定量的计算出普通钢筋对混凝的具体位置精确的描述出来，定量的计算出普通钢筋对混凝土收缩徐变约束效应的大小。土收缩徐变约束效应的大小。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法 本文对布柳河大桥在考虑普通钢筋和预应力筋共同效应及只本文对布柳河大桥在考虑普通钢筋和预应力筋共同效应及只考虑预应力筋作用两种情况下控制截面的应力进行了比较，计考虑预应力筋作用两种情况下控制截面的应力进行了比较，计算结果见表算结果见表2.3表表2.7。主要得出如下结论：。主要得出如下结论：普通钢筋及预应力筋收缩徐变约束效应很明显。普通钢筋及预应力筋收缩徐变约束效应很明显。在同一截面中，普通钢筋及预应力筋的约束效应还与普通钢在同一截面中，普通钢筋及预应力筋的约束效应还与普通钢 筋及预应力筋的分布位置有关。筋及预应力筋的分布位置有关。对于悬臂施工的梁段来说，布置了预应力钢筋的顶板预压应对于悬臂施工的梁段来说，布置了预应力钢筋的顶板预压应 力损失最大，形心次之，底板最小。力损失最大，形心次之，底板最小。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第二二章章 通用算法通用算法2.3.3 普通钢筋配筋率对混凝土收缩、徐变的影响普通钢筋配筋率对混凝土收缩、徐变的影响 本文采用本文采用BRanalysis程序，在其他条件都相同的条件下程序，在其他条件都相同的条件下，只改变根部截面、，只改变根部截面、1/8截面和截面和1/4截面的配筋率，计算三个截面的配筋率，计算三个截面的配筋率分别为截面的配筋率分别为3.6%、3.9%、4.7%和配筋率分别为和配筋率分别为7.2%、7.8%、9.4%两种情况下截面应力值，以了解配筋率两种情况下截面应力值，以了解配筋率对混凝土收缩徐变影响程度的大小。对混凝土收缩徐变影响程度的大小。由表由表2.9表表2.17可以看出：配筋率对混凝土收缩徐变可以看出：配筋率对混凝土收缩徐变的影响十分明显，在其他条件都相同的条件下，三个控制截的影响十分明显，在其他条件都相同的条件下，三个控制截面配筋率变为原来的两倍，同一截面上的应力值发生了明显面配筋率变为原来的两倍，同一截面上的应力值发生了明显的变化。的变化。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第三三章章 非应力应变计算非应力应变计算初应变非应力应变的计算初应变非应力应变的计算 第三章第三章 含有任意多种不同初应变特性材料广义含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力重分布问题的非应力应变计算组合截面应力重分布问题的非应力应变计算 布柳河大桥截面应力测试数据分析布柳河大桥截面应力测试数据分析 小结小结 在任意时间段内，由于某种原因产生的初应变为在任意时间段内，由于某种原因产生的初应变为,由于内部由于内部约束和（或）结构边界约束的影响，应变中有一部分会被约束约束和（或）结构边界约束的影响，应变中有一部分会被约束住，从而在结构产生应力，这一部分是初应变中的应力应变，住，从而在结构产生应力，这一部分是初应变中的应力应变，用符号表示；还有一部分是自由的，不会在结构中产生应力，用符号表示；还有一部分是自由的，不会在结构中产生应力，属于非应力应变，用符号。根据前面讲述的初应变问题应力方属于非应力应变，用符号。根据前面讲述的初应变问题应力方法，对于任意第法，对于任意第i种材料种材料 任意位置（任意位置（y,z）应力应变为：）应力应变为：任意位置（任意位置（y,z）非应力应变为：）非应力应变为：长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 3.1 初应变非应力应变的计算初应变非应力应变的计算 第第三三章章 非应力应变计算非应力应变计算 本课题采用上述方法，同时考虑普通钢筋和预应力筋对收本课题采用上述方法，同时考虑普通钢筋和预应力筋对收缩徐变的约束作用后，首次实现了截面非应力收缩徐变应变的缩徐变的约束作用后，首次实现了截面非应力收缩徐变应变的计算，将混凝土的非应力应变剥离开来，解决了施工监控中应计算，将混凝土的非应力应变剥离开来，解决了施工监控中应力测试的难题。力测试的难题。众所周知，在应力监控过程中，实测应力是根据混凝土的众所周知，在应力监控过程中，实测应力是根据混凝土的实测应变按弹性理论关系推算出来的，而混凝土的实测应变中，实测应变按弹性理论关系推算出来的，而混凝土的实测应变中，既包括了应力应变，也包括了收缩、徐变等非应力应变，应该既包括了应力应变，也包括了收缩、徐变等非应力应变，应该将上述非应力应变扣除后，按弹性关系求得的应力才是比较准将上述非应力应变扣除后，按弹性关系求得的应力才是比较准确的。确的。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 3.2 布柳河大桥截面应力测试数据分析布柳河大桥截面应力测试数据分析 第第三三章章 非应力应变计算非应力应变计算长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 本文利用本文利用BRanalysis程序，对只考虑预应力筋的约束效应程序，对只考虑预应力筋的约束效应和同时考虑预应力钢筋和普通钢筋的约束效应两种情况下的截和同时考虑预应力钢筋和普通钢筋的约束效应两种情况下的截面非应力应变进行了对比。面非应力应变进行了对比。结果表明：普通钢筋对混凝土收缩徐变产生的非应力应变结果表明：普通钢筋对混凝土收缩徐变产生的非应力应变有明显的抑制作用。有明显的抑制作用。布柳河大桥由于其高墩、大跨径、桥面狭窄的特点，在悬布柳河大桥由于其高墩、大跨径、桥面狭窄的特点，在悬臂挂蓝分阶段施工过程中，稳定及时变问题特别突出，比较准臂挂蓝分阶段施工过程中，稳定及时变问题特别突出，比较准确地计算混凝土收缩徐变，保证桥梁结构在施工期的稳定及顺确地计算混凝土收缩徐变，保证桥梁结构在施工期的稳定及顺利合拢，运营阶段的安全平顺，提高其使用寿命，是施工监控利合拢，运营阶段的安全平顺，提高其使用寿命，是施工监控面临的主要任务。本文利用面临的主要任务。本文利用BRanalysis程序，求出了不同施工程序，求出了不同施工阶段的非应力应变。阶段的非应力应变。实测应变值减去非应力应变后，再按照弹实测应变值减去非应力应变后，再按照弹性关系求得的应力和理论应力计算值就比较接近性关系求得的应力和理论应力计算值就比较接近。第第三三章章 非应力应变计算非应力应变计算长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 3.3 小结小结 综上所述，在大跨度桥梁应力监控过程中，应注意以下几点：综上所述，在大跨度桥梁应力监控过程中，应注意以下几点：在应力监控过程中，混凝土的实测应变中既包括了弹性应在应力监控过程中，混凝土的实测应变中既包括了弹性应 变，也包括了收缩、徐变等非应力应变，应该将非应力应变变，也包括了收缩、徐变等非应力应变，应该将非应力应变 扣除后，按弹性关系求得的应力才是比较准确的。扣除后，按弹性关系求得的应力才是比较准确的。由于混凝土收缩徐变本身目前尚没有公认的成熟计算方由于混凝土收缩徐变本身目前尚没有公认的成熟计算方 法，因此收缩徐变等非应力应变值的计算很难获得精确值，法，因此收缩徐变等非应力应变值的计算很难获得精确值，只能称估算。但本文的算法在理论上是精确的。只能称估算。但本文的算法在理论上是精确的。应进一步提高应变测试的精度，包括应变计的安装、应变应进一步提高应变测试的精度，包括应变计的安装、应变 初始读数及时准确的获得、测试时间的同一性等，这些因素初始读数及时准确的获得、测试时间的同一性等，这些因素 对应变测试的准确性具有很大的影响。对应变测试的准确性具有很大的影响。第第三三章章 非应力应变计算非应力应变计算长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠引言引言 第四章第四章 桥梁上部结构恒载内力分布对桥梁桥梁上部结构恒载内力分布对桥梁运营过程中运营过程中时效弹性下挠的影响 上部结构恒载内力分布对收缩徐变上部结构恒载内力分布对收缩徐变持续下挠的影响持续下挠的影响 小结小结长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 4.1 引言引言 对于连续刚构桥，影响桥梁上部结构恒载弹性内力因素有二对于连续刚构桥，影响桥梁上部结构恒载弹性内力因素有二个：结构自重、预应力。桥梁结构的在一定的施工方法下，可个：结构自重、预应力。桥梁结构的在一定的施工方法下，可以改变上部结构内力分布的只有预应力，预应力的不同量值可以改变上部结构内力分布的只有预应力，预应力的不同量值可以导致不同的内力分布。以导致不同的内力分布。在桥梁设计中，设计人员只关心上部结构的内力及应力是在桥梁设计中，设计人员只关心上部结构的内力及应力是否满足桥梁的正常使用状态和极限承载能力状态，但一直忽视否满足桥梁的正常使用状态和极限承载能力状态，但一直忽视了桥梁上部结构弹性内力分布对桥梁运营过程中时效弹性下挠了桥梁上部结构弹性内力分布对桥梁运营过程中时效弹性下挠的影响。为解决大跨高墩连续刚构桥跨中持续下挠问题，本章的影响。为解决大跨高墩连续刚构桥跨中持续下挠问题，本章以布柳河大桥为工程背景，通过改变上部结构的内力分布，研以布柳河大桥为工程背景，通过改变上部结构的内力分布，研究了上部结构内力分布对收缩徐变引起的持续下挠的影响。究了上部结构内力分布对收缩徐变引起的持续下挠的影响。第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠 许多已建成的梁桥在建成通车三年后，跨中仍然出现持续许多已建成的梁桥在建成通车三年后，跨中仍然出现持续下挠的现象。例如：下挠的现象。例如：1995年建成的主跨年建成的主跨245m的黄石长江大桥，的黄石长江大桥，跨中下挠已达跨中下挠已达32m，广东虎门大桥辅航道桥跨中下挠，广东虎门大桥辅航道桥跨中下挠20cm。据不完全统计，徐变下挠的年平均量据不完全统计，徐变下挠的年平均量f与跨度与跨度L有关：有关：u L=100160m，f0.51(cm/年年)u L=100220m，f=12(cm/年年)u L=220270m，f=23(cm/年年)长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠4.2 上部结构恒载内力分布对收缩徐变持续下挠的影响上部结构恒载内力分布对收缩徐变持续下挠的影响 4.2.1 通过改变预应力实现上部结构的不同内力分布通过改变预应力实现上部结构的不同内力分布 为了分析不同内力分布对收缩徐变持续下挠的影响，本章为了分析不同内力分布对收缩徐变持续下挠的影响，本章以广西布柳河大桥为例，通过调整预应力得到了以广西布柳河大桥为例，通过调整预应力得到了5组不同的上部组不同的上部结构弯矩内力分布。结构弯矩内力分布。从文中表从文中表4.1可以看出，随着预应力的减小，上部结构中的可以看出，随着预应力的减小，上部结构中的弯矩逐渐由向上弯变为向下弯。也就是说，内力分布弯矩逐渐由向上弯变为向下弯。也就是说，内力分布1是预应力是预应力引起的弯矩超过结构自重产生的弯矩，此时箱梁顶板的压应力引起的弯矩超过结构自重产生的弯矩，此时箱梁顶板的压应力超过底板的压应力。随着预应力的减小，这种超过量逐渐减小，超过底板的压应力。随着预应力的减小，这种超过量逐渐减小，最终变到结构自重产生的弯矩超过预应力引起的弯矩，此时箱最终变到结构自重产生的弯矩超过预应力引起的弯矩，此时箱梁底板的压应力超过顶板的压应力。梁底板的压应力超过顶板的压应力。4.2.2 桥梁上部结构不同恒载内力分布对收缩徐变下挠桥梁上部结构不同恒载内力分布对收缩徐变下挠 值的影响值的影响 长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠图图4.1 广西布柳河大桥不同恒载内力分布时的收缩徐变下挠值广西布柳河大桥不同恒载内力分布时的收缩徐变下挠值长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠 从表从表4.2和图和图4.1可以明显看出：可以明显看出：对应于五种不同的内力分布，桥梁的收缩徐变下挠值差别对应于五种不同的内力分布，桥梁的收缩徐变下挠值差别很明显很明显，以跨中附近为例：内力分布，以跨中附近为例：内力分布1的最大挠度为正的的最大挠度为正的2.42cm，即长期收缩徐变值引起的变形是向上挠，而不是向下，即长期收缩徐变值引起的变形是向上挠，而不是向下挠；内力分布挠；内力分布2的最大挠度为的最大挠度为-5.43cm；内力分布；内力分布3的最大挠度的最大挠度为为-13.29cm；内力分布；内力分布4的最大挠度为的最大挠度为-21.15cm；内力分布；内力分布5的的最大挠度为最大挠度为-29.01cm。从这些数据可以看出，桥梁上部结构的。从这些数据可以看出，桥梁上部结构的内力分布对桥梁收缩徐变下挠值的影响是很明显的。内力分布对桥梁收缩徐变下挠值的影响是很明显的。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 第第四四章章 时效弹性下挠时效弹性下挠4.3 小结小结 采用前两种内力分布预应力钢筋的用量会稍多一点（纵向采用前两种内力分布预应力钢筋的用量会稍多一点（纵向预应力钢筋增加预应力钢筋增加1020%），但工程造价的稍许增加比桥梁在），但工程造价的稍许增加比桥梁在运营过程中不断下挠，花大量的人力物力也无济于事要好的多。运营过程中不断下挠，花大量的人力物力也无济于事要好的多。以后在进行桥梁设计时，应充分注意到这一问题，对桥梁结构以后在进行桥梁设计时，应充分注意到这一问题，对桥梁结构的内力在满足桥梁正常使用状态和极限承载能力状态的前提下，的内力在满足桥梁正常使用状态和极限承载能力状态的前提下，对内力分布从技术与经济两方面进行优化调整，使其达到最优。对内力分布从技术与经济两方面进行优化调整，使其达到最优。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 结论与展望结论与展望结论与展望结论与展望 结结 论论展展 望望长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 结论与展望结论与展望4.3 结结 论论 提出了一种基于空间梁单元的含有任意多种不同初应提出了一种基于空间梁单元的含有任意多种不同初应变特性材料广义组合截面应力重分布问题的通用算法。运变特性材料广义组合截面应力重分布问题的通用算法。运用此算法，首次实现了同时定量考虑普通钢筋和预应力筋用此算法，首次实现了同时定量考虑普通钢筋和预应力筋对收缩徐变的影响及其引起的应力重分布。对收缩徐变的影响及其引起的应力重分布。在同时考虑普通钢筋和预应力筋对收缩徐变的约束作在同时考虑普通钢筋和预应力筋对收缩徐变的约束作用的前提下，首次实现了截面非应力收缩徐变应变的计算，用的前提下，首次实现了截面非应力收缩徐变应变的计算，将混凝土的非应力应变剥离开来，解决了施工监控中应力将混凝土的非应力应变剥离开来，解决了施工监控中应力测试的难题。测试的难题。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 结论与展望结论与展望 为解决大跨高墩连续刚构桥跨中持续下挠问题，以布柳为解决大跨高墩连续刚构桥跨中持续下挠问题，以布柳河大桥为例，通过改变上部结构的内力分布，研究了上部结河大桥为例，通过改变上部结构的内力分布，研究了上部结构内力分布对收缩徐变引起的持续下挠的影响。结果表明，构内力分布对收缩徐变引起的持续下挠的影响。结果表明，桥梁上部结构的内力分布对桥梁收缩徐变下挠值的影响是很桥梁上部结构的内力分布对桥梁收缩徐变下挠值的影响是很明显的，通过优化合理配束可以达到减缓大跨连续刚构桥跨明显的，通过优化合理配束可以达到减缓大跨连续刚构桥跨中持续下挠的目的。中持续下挠的目的。长沙理工大学工程硕士学位论文长沙理工大学工程硕士学位论文 结论与展望结论与展望4.3 进一步研究展望进一步研究展望 在研究预应力混凝土桥梁的长期力学性能时，如何精确在研究预应力混凝土桥梁的长期力学性能时，如何精确把握主梁各种温度分布情况对桥梁应力和线形的影响，如何把握主梁各种温度分布情况对桥梁应力和线形的影响，如何精确的测量结构的温度场，尚需通过实践进一步探索。精确的测量结构的温度场，尚需通过实践进一步探索。如何在满足桥梁正常使用状态和极限承载能力状态的前如何在满足桥梁正常使用状态和极限承载能力状态的前提下，通过合理配束，使桥梁结构内力分布状态达到最优，提下，通过合理配束，使桥梁结构内力分布状态达到最优，从而避免或减缓大跨连续刚构桥在服役期跨中持续下挠病害从而避免或减缓大跨连续刚构桥在服役期跨中持续下挠病害现象的出现，是一个迫切需要研究的课题。现象的出现，是一个迫切需要研究的课题。今后如何采用现代的监控技术更好地对应力、位移进行今后如何采用现代的监控技术更好地对应力、位移进行自动采集，也是值得我们进一步研究的课题。自动采集，也是值得我们进一步研究的课题。