预制节段混凝土桥梁接缝抗剪性能数值分析

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）预制节段混凝土桥梁接缝抗剪性能数值分析梁华廉二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111509017广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）预制节段混凝土桥梁接缝抗剪性能数值分析梁华廉指导教师姓名、职称：陈贡发教授学科(专业)或领域名称：土木工程学生所属学院：土木与交通工程学院论文答辩日期：2018年5月19日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegre

2、eofMaster（MasterofEngineeringScience）NumericalAnalysesofShearBehaviorsofJointsinPrecastConcreteSegmentalBridgesCandidate:LiangHualianSupervisor:ProfessorChenGongfaMay2018SchoolofCivilandTransportationEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou

3、,Guangdong,P.R.China,51000摘要摘要预制节段混凝土桥梁因具有良好的耐久性、施工速度快、生命周期费用低等优点而在全世界得到广泛的认可和应用。然而节段间接缝作为预制桥梁受力最关键的部位，对此部位的构造特点与力学性能仍然缺少系统的研究。由于接缝局部剪切破坏在实际工程中发生概率较大，于是本文在试验基础上对接缝局部抗剪性能进行数值研究，通过有限元软件ABAQUS，采用混凝土损伤塑性来建立相应的数值计算模型，然后根据计算结果进行相应的研究。本文主要研究的内容和结论如下：（1）对现有的几

4、种形式接缝的构造特点和适用性进行了介绍，并且分析了常用的三种接缝类型的优缺点和适用范围以及如何确定剪力键选形和尺寸。（2）介绍各国规范和其他学者所提出的接缝抗剪承载力计算公式，并且分析各国规范中的接缝抗剪承载力计算公式的不足之处。（3）对数值模拟所使用的混凝土损伤塑性模型进行着重介绍以及详细分析数值模拟中所采用的各种本构关系，并总结有限元模型建立的方法。（4）对整体式接缝、干接缝和胶接缝进行数值建模，并把数值模拟结果与试验结果进行对比，如相对位移、极限荷载、荷载-位移曲线、裂缝产生和发展形态等结果

5、对比，对比结果表明模拟与试验两者结果吻合良好。同时通过模型的主应力云图分析键齿的几何尺寸、混凝土材料，胶层厚度等参数对接缝抗剪性能的影响，结果表明数值分析得到的结论与试验得出的结论一致，从而证明了本文所建立的有限元模型对接缝抗剪性能模拟的有效性和准确性。（5）基于上述数值模型进行水平约束力、加载位置和环氧树脂弹性模量的参数分析，分析结果表明低水平约束力对整体式接缝和胶接缝抗剪性能影响不大，对单键齿干接缝抗剪性能却有较大影响。加载位置偏离中点越远，整体式接缝、单键齿干接缝和胶接缝的极限承载力越低。当

6、环氧树脂弹性模量取值大于混凝土弹性模量的25%时，单键齿胶接缝极限承载力基本保持不变。I广东工业大学硕士学位论文关键词：拼装桥梁；接缝；抗剪性能；数值模拟；水平约束力IIABSTRACTABSTRACTPrecastsegmentalconcretebridgehasbeenwidelyrecognizedandappliedallovertheworldduetoitsgooddurability,fastconstructionandlowlifecyclecost.However,asthe

7、mostcriticalpartoftheprefabricatedbridge,thestructuralcharacteristicsandmechanicalpropertiesofthispartarestilllackofsystematicresearch.Becausethelocalshearfailureofjointsismorelikelytooccurinpracticalengineering,thisthesiscarriesoutnumericalresearchon

8、thelocalshearpropertiesofjointsbasedontheexperiments.ThenumericalresearchmethodismainlythroughthefiniteelementsoftwareABAQUS,usingthedamagedplasticityconstitutivelawforconcretetoestablishthecorrespondingnumericalmodel,andthendothecorresponding