预制梁与整体化层结合面剪应力分析

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1、分类号:U44,4510710-2010121042硕士学位论文预制梁与整体化层结合面剪应力分析刘宏导师姓名职称郝宪武教授申请学位级别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2013年4月25日论文答辩日期2013年6月7日学位授予单位长安大学InterfaceShearStressAnalysisofPrefabricatedBoxGirderandIntegratedLayerADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuHongSupervisor：Prof.HaoXia

2、nwuChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着车辆荷载等级的大幅度提高，桥面铺装和整体化层的破坏以及有关病害已经大量出现。预制梁和整体化层构件的试验研究就发现它们的结合面往往在整体结构破坏之前就会沿着结合面开裂。本文根据整体化层和预制梁受力特点，系统地研究了整体化层结合面的剪应力的分布特点，设法寻找能够判断整体化层结合面发生破坏的方法，使用简化理论来计算结合面剪应力，并使用有限元方法对计算结果进行验证。具体完成以下几方面的工作。（1）对于国内外公路发展状况做了大量调研，发现国内外大量运营公路均发生桥面铺装的不同程度的破

3、坏，破坏基本体现为铺装层的剥落、推挤和纵向开裂。综合调研了国内外研究者和研究机构在桥面铺装方面的研究概况，发现他们的主要研究重点在以下方面：如何确定水泥混凝土的合理设计厚度；如何确定沥青混凝土或水泥混凝土桥面铺装的铺装厚度和指导性的工程设计方法；研究整体化层作为结构的一部分参与结构受力时对于承载力的影响；基于试验方法测定整体化层结合面抗拉强度和实用的加固方法等。（2）基于国内外研究概况，本文试图找到研究预制梁与整体化层结合面剪应力的方法。首先讨论了预制箱梁的受力特征，比较了传统桥面铺装和整体化层的异同，并定义了整体化层的概念，研究了整体化层的破坏

4、特征。其次，讨论了断裂力学的概念和断裂力学研究混凝土开裂的方法。最后，基于整体化层的开裂与混凝土结构中的裂缝发展相似的原因，将断裂力学研究裂缝的方法运用到整体化层结合面的开裂研究上，并找到了适合整体化层结合面的剪切力学模型。（3）使用找到的剪切力学模型建立研究整体花层结合面的有限元模型，运用有限元分析的方法对整体化层结合面进行非线性分析，找到了简支梁整体化层结合面剪应力分布的规律，发现非线性分析时结合面剪应力要小于线性分析时的结合面剪应力，为找到整体化层层间剪应力的实用计算方法做准备。（4）使用整体化层结合面线弹性假设，提出了计算整体化层结合面剪

5、应力实用计算方法，并详细推导了计算过程。最后，在某实际工程条件下，使用有限元分析方法来比较结合面层间剪应力的计算结果。关键词：整体化层预制梁结合面剪应力有限元分析IAbstractAsthevehicleloadlevelincreasedsignificantly,thedestructionofbridgedeckpavementandtheintegrationlayerandrelateddiseaseshasbecomemore.Precastbeamandintegrationlayercomponentintheexperiment

6、alstudyhasfoundthattheyoftenintheoverallstructureofjointsurfacedamagebeforecrackingalongthejointsurface.Andprecastbeammechanicalcharacteristicsbasedontheintegrationlayer,integrationlayerwasstudiedsystematicallycombiningwiththedistributioncharacteristicsofshearstress,trytofind

7、outtojudgeintegrationlayercombinedwithsurfacedamagemethod,usingthesimplifiedtheorytocalculatethesurfaceshearstress,andfiniteelementmethodisusedtovalidatetheresultofthecalculation.Completethefollowingseveralaspectsofthework.(1)Forhighwaydevelopmentstatusathomeandabroadtodoalot

8、ofresearch,foundthatbothathomeandabroadalargenumberofoperatinghighwa