二次预应力组合结构超薄梁及其试验研究
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摘要
在实际的超薄梁桥中，经常出现预应力张拉、徐变过程中反拱过大、反向开裂等问题。为了解决上述问题，本文提出了二次预应力组合结构这一新型预应力混凝土超薄梁结构，并从理论分析和试验研究两个方面出发，对其在施工阶段、徐变阶段和使用阶段的性能和特点等多方面进行了探索研究。
从超薄梁的发展开始，由实际工程中经常遇到的问题出发，结合几种已有的预应力结构的特点引出了新型二次预应力组合结构的概念。并通过试验梁的制作，介绍了二次预应力组合结构的基本原理和施工工艺等。
从二次预应力组合结构的施工工艺出发，研究了其在施工阶段的结构分析方法，并通过试验与常规预应力结构进行了比较，介绍了该结构的一些特点和优点，并说明了该结构具有良好的推广前景和应用价值。本文还研究了影响二次预应力组合结构的这些特点的一些影响因素。
基于线性徐变理论和变形协调原理，提出了二次预应力组合结构的应力重分布的计算公式，并研究了影响其应力重分布的主要因素。通过与常规预应力结构的比较，证明了二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题，值得进一步推广。
通过编制程序进行数值分析和试验验证两种方法研究了二次预应力组合结构与常规预应力结构在使用阶段的一些差异，并对这些差别及其变化规律加以描述。另外通过与常规预应力结构的比较，研究了二次预应力组合结构正截面承载能力和结构变形的计算方法，为今后的设计和研究提供了参考。
最后在总结全文的基础上提出了以后还有待于进一步解决的问题。
To deal with the great reversed deflection in the procedures of tension or creep of ultra thin beam bridge, a new structure, that is the double pre-stressed composite structure, is put forward in this thesis. A lot of studies are made on its performance and characteristic in construction, creep and use phase, from both theoretical analysis and experimental study.
The idea about the double pre-stressed composite structure is coming from the development of ultra thin beam, combining with the problems in engineering practices and other existing pre-stressed structures' characteristics. In this thesis, the primary principles and construction technology of double pre-stressed composite structure are based on the introduction of operation of experiment.
Then, focusing on the construction technology of double pre-stressed composite structure, the structure analysis methods in this phase is introduced. Compared with normal pre-stressed structures in experiments, this new structure characteristics and virtues are listed to support its application values and popularize prospect. Further more, some factors, which may affect those characteristics, are full investigated.
Based on the linear creep theory and deformation coordination principle, the calculation method and computing formulas about the redistribution of stress are brought forward, and its effect factors are investigated in this thesis. Compared with the normal pre-stressed structures, it is proved that its effect factors can effectively decrease the reverse deflection and its application values.
The numerical method, which uses the program and experimental validation are employed to research the differences, which is summing up later, between the double pre-stressed composite structure and the normal ones. After that, the calculation method about double pre-stressed composite structure's bearing capability and deflection are investigated, which provide the consults to future research and design works.
Finally, on the basis of summarizing full thesis, several questions still required more studies are put forwards.
从超薄梁的发展开始，由实际工程中经常遇到的问题出发，结合几种已有的预应力结构的特点引出了新型二次预应力组合结构的概念。并通过试验梁的制作，介绍了二次预应力组合结构的基本原理和施工工艺等。
从二次预应力组合结构的施工工艺出发，研究了其在施工阶段的结构分析方法，并通过试验与常规预应力结构进行了比较，介绍了该结构的一些特点和优点，并说明了该结构具有良好的推广前景和应用价值。本文还研究了影响二次预应力组合结构的这些特点的一些影响因素。
基于线性徐变理论和变形协调原理，提出了二次预应力组合结构的应力重分布的计算公式，并研究了影响其应力重分布的主要因素。通过与常规预应力结构的比较，证明了二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题，值得进一步推广。
通过编制程序进行数值分析和试验验证两种方法研究了二次预应力组合结构与常规预应力结构在使用阶段的一些差异，并对这些差别及其变化规律加以描述。另外通过与常规预应力结构的比较，研究了二次预应力组合结构正截面承载能力和结构变形的计算方法，为今后的设计和研究提供了参考。
最后在总结全文的基础上提出了以后还有待于进一步解决的问题。
To deal with the great reversed deflection in the procedures of tension or creep of ultra thin beam bridge, a new structure, that is the double pre-stressed composite structure, is put forward in this thesis. A lot of studies are made on its performance and characteristic in construction, creep and use phase, from both theoretical analysis and experimental study.
The idea about the double pre-stressed composite structure is coming from the development of ultra thin beam, combining with the problems in engineering practices and other existing pre-stressed structures' characteristics. In this thesis, the primary principles and construction technology of double pre-stressed composite structure are based on the introduction of operation of experiment.
Then, focusing on the construction technology of double pre-stressed composite structure, the structure analysis methods in this phase is introduced. Compared with normal pre-stressed structures in experiments, this new structure characteristics and virtues are listed to support its application values and popularize prospect. Further more, some factors, which may affect those characteristics, are full investigated.
Based on the linear creep theory and deformation coordination principle, the calculation method and computing formulas about the redistribution of stress are brought forward, and its effect factors are investigated in this thesis. Compared with the normal pre-stressed structures, it is proved that its effect factors can effectively decrease the reverse deflection and its application values.
The numerical method, which uses the program and experimental validation are employed to research the differences, which is summing up later, between the double pre-stressed composite structure and the normal ones. After that, the calculation method about double pre-stressed composite structure's bearing capability and deflection are investigated, which provide the consults to future research and design works.
Finally, on the basis of summarizing full thesis, several questions still required more studies are put forwards.
引文
[1] 刘海波．二次预应力超薄梁组合结构的应用研究：[湖南大学硕士学位论文]．长沙：湖南大学土木工程学院，2003，1-68
[2] 苏清洪，康依依．浅议低高度梁．桥梁建设，1994，14(4)：19-20
[3] 夏永明．低高度梁和超低高度SRC梁的研究——高速公路桥型问题．江苏交通科技，1992，2(3)：4-10
[4] 中国科学技术咨询服务中心预应力技术专家组，中国科学技术咨询服务中心预应力技术联络网．预应力工程实例应用手册(桥梁结构篇)．北京：中国建筑工业出版社，1996，25-33
[5] 建设部科技发展司，中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土学会．高效预应力混凝土工程实践．北京：中国建筑工业出版社，1993，365-374
[6] Roller John J, Martin Barney T. et al. Performance of Pre-stressed High Strength Concrete Bridge Girders. Journal of PCI, 1993, 38(3): 34-45
[7] Lane Susan N, Podolny Walter Jr. The Federal Outlook for High Strength Concrete Bridge. Journal of PCI, 1993, 38(3): 20-33
[8] H. Nilson. Design of Pre-stressed Concrete. John Whiey&Sons, New York,1978
[9] 徐玉中．低高度PPC简支梁桥工程实践．中国市政工程，1997，79(4)：38-40
[10] 卢树圣．现代预应力混凝土理论与应用．北京：中国铁道出版社，2000，1-6、191-217
[11] 卢树圣．现代预应力混凝土桥梁结构的新发展．桥梁建设，1996，16(1)：41-48
[12] 陈昌言．阿尔姆桥——第一次在桥梁工程中应用压应力钢棒．国外桥梁，1982，30(1)：1-8
[13] 田岛武，近藤顺，横田勉．双预应力体系预应力混凝土梁的实用试验与试设计．(日)桥梁与基础，1984(2)：16-21
[14] 邬妙年，张慧琴，陈科昌．先压法拉预应力混凝土简支梁．上海公路，1997(增)：89-94
[15] 竺存宏，李广远．预弯复合梁的设计与施工．北京：人民交通出版社，1993，1-9
[16] 竺存宏．预弯复合梁的开发与应用．公路，1990，23(5)：13-18
[17] 张士钊．预弯预应力混凝土梁介绍．公路，1987，20(3)：2-4
[18] Firquet. G. Recent Constructional works Using Pre-flexed Beams. Acier Stahl
Steel. 1983, 48 (3): 78-82
[19] Frey. J, Hoelhermann .HJ. First Application of the Pre-flexed Construction Method for Railroad Bridges in the Federal Republic of German. Beton and Stablbetonal. 1987, 82 (9): 234-238
[20] Watanabe .H, Meada. Y. Application of Pre-flexed Composite Beams to continuous Bridges. ASCE. 1985, 101-110
[21] 叶见曙．结构设计原理．北京：人民交通出版社，1997，321-327
[22] 邵旭东，刘海波，李立峰．二次预应力技术在桥梁结构中的应用探索．公路，2003，36(2)：93-96
[23] 周旺华．现代混凝土叠合结构．北京：中国建筑工业出版社，1998，1-293
[24] 赵顺波，张新中．混凝土叠合结构设计原理与应用．北京：中国水利水电出版社，2001，1-128
[25] 徐栋．预应力混凝土叠合梁的结构分析方法．华东公路，1999，120(5)：41-44
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[28] 肖长礼．后张无粘结部分预应力混凝土公路桥．北京：人民交通出版社，1999，1-307
[29] 申同生，曹干珍．弹性阶段无粘结梁力筋的应力计算．企业技术开发，2000，4：12-13
[30] 周履，陈永春．收缩 徐变．北京：中国铁道出版社，1994，1-406
[31] 石永燕．大跨度连续刚构的收缩、徐变问题及施工控制：[重庆交通学院硕士学位论文]．重庆：重庆交通学院，2001，1-78
[32] 成尚锋．钢管混凝土拱肋受力性能及节段模型试验研究：[湖南大学硕士学位论文]．长沙：湖南大学土木工程学院，2003，52-82
[33] 项海帆．高等桥梁结构理论．北京：人民交通出版社，2001，100-160
[34] 中华人民共和国交通部部标准．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85)．北京：人民交通出版社，1985，117-120
[35] 张立乾．大跨度混凝土梁式桥的徐变问题及其对策研究：[湖南大学硕士学位论文]．长沙：湖南大学土木工程学院，1998，1-67
[36] 王勋文，潘家英．按龄期调整有效模量法中老化系数x的取值问题．中国铁道科学，1996，17(3)：12-23
[37] 辛学忠．预应力混凝土简支梁徐变应力重分布的研究．中国铁道科学，2002，23(4)：29-33
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[41] 张耀辉．体外预应力混凝土简支梁非线性分析研究：[西南交通大学硕士学位论文]．成都：西南交通大学土木工程学院，2001，19-35
[42] 赵振铭，陈宝春．杆系与箱形梁桥结构分析及程序设计．广州：华南理工大学出版社，1998，245-260
[43] 王丽荣．无粘结预应力混凝土简支梁的极限强度分析及试验研究：[哈尔滨工业大学硕士学位论文]．哈尔滨：哈尔滨工业大学土木工程学院，2001，26-55
[44] 楼铁炯．预应力混凝土结构强度的全应力评价与分析方法研究：[浙江大学硕士学位论文]．杭州：浙江大学工程力学系，2002，24-45
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[54] 陆洲导．无粘结部分预应力混凝土梁正截面强度的研究．土木工程学报．1992，25(6)：1-8
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[56] 刘福胜．无粘结部分预应力混凝土叠合梁受力性能的试验研究：[同济大学硕士学位论文]．上海：同济大学土木工程学院，2001，1-75
[57] 张耀军．无粘结部分预应力混凝土叠合梁正截面受力性能的试验研究：[合肥工业大学硕士学位论文]．合肥：合肥工业大学土木工程学院，2000，1-34
[58] 张士铎．部分预应力混凝土．北京：人民交通出版社，1992，77-87
[59] 裘进荪，林俊侠，张国英．钢筋混凝土叠合梁的试验研究．浙江大学学报，1990，24(1)：19-31
[60] 邵永松，王洪达．钢纤维混凝土叠合梁理论及试验研究．哈尔滨工业大学学报，1994，26(4)：116-119
[2] 苏清洪，康依依．浅议低高度梁．桥梁建设，1994，14(4)：19-20
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