预应力混凝土箱梁高温空间形变分析

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1、HighTemperatureDeformationAnalysisofPrestressedConcreteBoxGirderADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XueZhaoSupervisor：Prof.HeShuanhanChang’anUniversity,Xi’an,China摘要目前我国道路桥梁基础建设发展迅速，尤其在中西部地区，高速公路中桥梁的比例较高，而且多为箱型截面的预应力混凝土梁式桥。伴随而来的是各类桥梁灾害频发，其中桥梁火灾

2、对桥梁的结构安全造成了严重威胁，甚至存在着导致桥梁垮塌的风险。因此有必要对预应力混凝土箱梁桥在火灾高温下的抗火性能进行研究。又因为火灾试验的费用较高、缩尺模型存在缩尺比问题、并且不能模拟复杂边界条件，因而本文采用ANSYS有限元程序对预应力混凝土箱型截面简支梁进行仿真计算分析。主要内容如下：①搜集整理国内外有关混凝土和预应力钢筋的热工参数随温度变化规律研究成果，进行对比分析，确定出适用于预应力箱梁桥温度场分析所需的热工性能指标。分类整理国内外有关混凝土和预应力钢筋的高温下及高温后各项力学性能指标随温度变化规律的研究

3、成果，进行对比分析，确定出适用于预应力箱梁桥形变分析所需的热力参数指标，主要是指本构关系。②基于热力学基本原理，给出有限元求解温度场的基本方法和步骤。采用瞬态分析法，对箱梁跨中截面火灾温度场进行非线性分析，获得了在标准升温曲线下的箱梁火灾温度分布规律。另外，还分析了受火时间、截面尺寸和受火位置对温度分布的影响。③采用热-结构间接耦合的方法，主要对有粘结预应力混凝土简支箱梁桥的高温形变进行了非线性有限元求解分析，并对受火时间、受火位置、翼缘板长度、外荷载大小、预应力度、配束率、保护层厚度、截面尺寸、跨径长度及混凝土强

4、度等级等影响因素进行了计算分析，获得了它们对箱梁跨中挠度的影响规律。此外，还对比了简支与三等跨连续梁不同受火位置跨中挠度差异。关键词：预应力混凝土，箱梁，火灾，形变，有限元分析IAbstractAtpresent,China'sroadsandbridgesfoundationconstructiondevelopsrapidly,especiallyinthecentralandwesternregions,thehighwaybridgesintheproportionishigher,andusuallyis

5、aboxsectionofprestressedconcretebeambridge.Accompaniedbyavarietyofbridgedisaster,whichbridgefirecancauseofthebridgestructuresafetyposedaseriousthreat,eventheexistenceoftheriskofleadingtothebridgecollapse.Soitisnecessarytomakethefireresistantperformanceresearch

6、fortheprestressedconcreteboxgirderbridgeunderhightemperature.Becauseofthehighcostofthefiretest,scalemodelhavescaleproblems,andcan'tsimulatethecomplexboundaryconditions,thisarticleusesthefiniteelementprogramANSYSforprestressedconcreteboxsectionbeamsimulationana

7、lysis.Themaincontentsareasfollows:①Collectedtheconcreteandprestressedsteelthermalparameterswithtemperaturechangeruleresearchresultsinthedomesticandforeign,conductingacomparativeanalysistodeterminethesuitablevalueorformulafortemperaturefieldanalysisofprestresse

8、dgirderbridge.Classificatedtheresultsoftheresearchonvariousmechanicalpropertiesofconcreteandprestressedsteelbarsunderandafterhightemperatureindomesticandforeign.Comparativeanalysis