《體外預應力混凝土曲線橋複雜空間力學行為及失效機理》是依託同濟大學，由沈殷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：體外預應力混凝土曲線橋複雜空間力學行為及失效機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：沈殷
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
節段預製拼裝的體外預應力橋樑當前在全球城市高架橋建設中嶄露頭角、優勢突出，成為發展的新趨勢。但當前對曲線體外預應力梁橋複雜空間力學行為和失效機理缺乏研究，制約了體外預應力的大範圍推廣套用。體外索空間布置和曲線梁彎扭耦合的特性使其極限狀態設計存在諸多迫切需要解決的問題。本項目將從探索結構空間力學行為、失效機理和極限承載力的角度出發，採用理論推導、有限元分析和模型試驗的方法展開研究，量化曲線半徑和體外索徑向布置等因素對體外索極限應力、兩次效應和結構內力分布的影響，揭示曲線橋節段接縫失效機理，發展極限狀態空間桁架-拱模型，最終提出體外預應力曲線橋設計理論。本項目將首次提出體外預應力混凝土曲線橋的複雜空間力學行為和失效機理的理論研究，創新性發展空間桁架-拱力學模型，提出多失效形態的發展路徑、判別標準和方法，研究成果將有利於深入理解體外預應力曲線橋受力性能，具有重要的理論和現實意義。
結題摘要
曲線梁橋受曲率的影響，梁體中作用大扭矩荷載效應，而彎扭耦合使得曲梁受力更為複雜。本項目提出採用體外預應力作為曲線梁橋中的抗扭束，提供直接而高效的抗扭力。通過理論推導和數值模擬，認為在適當的空間體外索線形布置下，體外索能提供的抗扭力比體內索更為有效。空間有限元分析結果表明，正常使用極限狀態下曲線半徑、邊中跨比和連續梁中支點邊界條件等對體外預應力曲線梁的受力性能影響與體內預應力曲梁差異較小。基於前期直梁橋的研究成果，NFEM空間分析結果表明曲線實驗梁的曲率對體外索應力增量和二次效應的影響有限。首次設計了4片三跨體外預應力混凝土曲線連續箱梁受力全過程模型試驗。為實現縮尺模型荷載形式上的合理縮尺等效，提出了縮尺模型荷載最佳化的計算算法並套用於實驗。實驗結果表明受曲率和偏載作用影響，關鍵破壞截面呈現彎扭剪的複合受力破壞形態；實驗梁為三跨連續梁，作用我國橋規荷載，隨著裂縫的出現，彎矩內力重分布現象明顯，與直梁橋的內力重分布存在顯著差異，提出綜合的受壓區高度係數概念可用於曲線梁橋的內力重分布計算。建立了彎扭剪共同作用的箱梁空間塑性桁架模型，用該模型推導的理論破壞包絡面與實驗曲梁的實驗值吻合較好。本項目中提出的採用體外預應力筋進行曲線梁的抗扭設計方法高效，且受力明確；全過程破壞試驗對連續曲線梁的受力性能和破壞機理有了更進一步的認識。
