卢宇航[1]2008年在《环形超长混凝土结构温度应力及控制研究》文中指出本文首先总结了国内外关于超长混凝土结构温度应力的研究现状,并简要地介绍了温度应力的弹性力学及有限元理论。其次介绍了混凝土结构的温度作用与时随特性。通过对混凝土时随特性的分析,提出了计算温度应力、应变时温度荷载的取值方法。为准确求解结构温度应力、应变提供了理论基础。目前超长结构的研究主要集中在平面布置为矩形的结构上,对环形的超长结构研究的较少。本文建立一个环形超长结构基本模型,通过分析该模型在温降下的温度应力得出环形超长结构温度应力的特点。通过建立不同半径、不同环带宽度、不同约束条件的模型,分析在相同温降下这些因素对环形超长结构温度应力的影响。通过建立与环形超长结构对应的矩形超长结构模型,分析了环形超长结构与矩形超长结构的区别。通过对各种温度应力控制措施的研究,并比较环形超长结构与矩形超长结构在施加预应力和设置后浇带作用下的异同,得出环形超长结构温度应力控制措施的特点。结合一个实际的环形超长结构——淮北体育场的现场监测进行环形超长结构温度应力的分析。由监测温度数据分析得到混凝土的温度分布与日照和季节的相互关系。不受日照的室内结构,混凝土温度与当地气温变化基本一致,而受日照的室外露天结构温度较气温明显偏高。在计算时宜对室内、室外分开考虑。由监测温度数据分析可知,在预应力张拉后,径向和环向梁内的混凝土应变差数值明显降低,结构中有效的建立了预压应力,说明了预应力和后浇带在控制混凝土温度应力上的作用。以淮北市体育场为例,详细具体的介绍了实际工程中温度应力、温度应变的计算方法。通过比较整体计算模型和考虑分块施工和温控措施的计算模型,分析了环形超长结构温度应力特点及各种温控措施的效果。最后对长期应变数据和理论计算数据进行了比较,分析了误差来源。
吕旭东[2]2013年在《超长混凝土框架结构考虑温度和收缩的裂缝控制初步研究》文中提出超长混凝土框架结构是为了适应大型公共建筑、商业中心、工业建筑而出现的一种特殊结构类型。温度和混凝土收缩作用在超长混凝土框架结构产生的较大拉应力容易引起结构的开裂，成为了设计中必须考虑的内容，工程中需要采取多种裂缝控制措施。目前，考虑温度收缩作用的超长混凝土框架结构还没有形成统一完善的计算设计方法，相关参数的选取、计算模型的选择、温度作用与普通荷载作用下模型的差异和设计的衔接等仍然是存在于超长混凝土框架结构设计中亟待解决的问题。本文首先通过阐述相关理论、总结实际工程经验和进行试验等方法，分析了温度收缩作用的特点和各个参数的取值。其次，比较了SAP2000框架-壳单元模型和ANSYS实体单元模型的温度效应分析结果，确定了适用的分析计算模型，总结了单层和多层超长混凝土框架结构在温度收缩作用下的受力和变形规律。最后，分析了后浇带和预应力这两个措施，对200米以内规则的单向和双向超长混凝土框架结构算例讨论并采用了后浇带一次浇筑、预应力筋分两批张拉的裂缝控制方案，分析了结构在各阶段受力状况，并对调整后的算例的部分构件进行了配筋计算和裂缝宽度验算。根据分析计算结果初步得到以下结论：①在SAP2000中采用框架-壳单元（Frame-Shell）模型并对其分析结果乘以1.25的修正系数能够较为合理、安全地模拟超长混凝土框架结构在温度收缩作用下的变形和受力。②均匀降温作用下，楼板的温度应力用柱顶处的局部温度应力和各跨的平均温度应力来代表和描述较为全面和合理。多层超长混凝土框架结构中的温度和收缩的影响主要体现在底部楼层。在其它条件相同的情况下，单层超长结构能够体现多层超长结构底部楼层在温度作用下的主要效应。③设置后浇带和施加预应力是对超长混凝土框架结构进行裂缝控制的有效措施。超长混凝土框架结构在施工和使用的各个阶段计算模型、荷载作用、受力情况是不同的，对此应严格进行分阶段模拟。④在规则的单向和双向超长混凝土框架结构中采用合理的后浇带和预应力筋布置方案能够实现后浇带一次浇筑、预应力筋两批张拉。研究结果初步证明这种方案对于200米以内规则超长混凝土框架结构是可行的，能够达到裂缝控制目的、有效地提高了施工进度
资源[3]2008年在《预应力混凝土箱梁温度效应研究》文中进行了进一步梳理目前,关于大跨度预应力混凝土箱形梁桥的温度效应研究还是不够完善。有资料表明,混凝土结构的温度荷载以及其引起的温度应力对箱形梁桥结构的安全性、耐久性是一个极大的潜在威胁。作为混凝土结构设计的一项重要内容,混凝土结构温度场分布及其所引起的温度效应和在此基础上的施工温度控制问题,已经引起国内外桥梁专家和研究工作者的高度重视。本文通过对大跨度预应力混凝土箱形桥梁的温度场现场实测和有限元软件仿真计算与分析,得出适合于建桥所在地区特点的大跨度预应力混凝土箱形梁桥的温度梯度模式,并将之与国内外设计标准中有关温度荷载的规定进行比较,得出结论:本文结果的可靠性,计算方法是可行性,并为规范的修订提供合理的建议。通过ANSYS有限元软件建立了桥梁在悬臂施工阶段的温度场仿真模型,对箱梁桥施工过程中的温度效应进行了计算与分析,并与现场实测数据进行对比,从而验证建立的温度场仿真模型的正确性,得出大跨度预应力混凝土箱梁桥施工过程中的温度效应影响严重,并有可能成为引起箱梁裂缝的主要因素之一,所以应该引起设计工作者的注意。验证了本文推荐的温度梯度模式是合理的,其结果与英国BS5400规范温度梯度模式和我国公路桥涵新规范温度梯度模式基本是一致的。最后对箱梁温度控制提出设计和施工的一些注意事项,施行有效温度控制,防止温度裂缝的出现,为工程设计人员和现场施工提供一定的参考。
《中国公路学报》编辑部[4]2014年在《中国桥梁工程学术研究综述·2014》文中研究表明为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了各国桥梁工程领域(包括高性能材料、桥梁作用及分析、桥梁设计理论、钢桥及组合结构桥梁、桥梁防灾减灾、桥梁基础工程、桥梁监测、评估及加固等)的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先在总结了中国桥梁工程建设成就的同时对未来桥梁工程的发展趋势进行了展望;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了细化和疏理:高性能材料方面重点分析了超高性能混凝土(UHPC)和CFRP材料,桥梁作用方面分析了车辆荷载和温度,钢桥及组合结构桥梁方面分析了钢桥抗疲劳设计与维护技术和钢-混凝土组合桥梁,桥梁防灾减灾方面分析了抗震、抗风、抗火、抗爆和船撞及多场、多灾害耦合;最后对无缝桥、桥面铺装、斜拉桥施工过程力学特性及施工控制、计算机技术对桥梁工程的冲击进行了剖析,以期对桥梁工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。
来春景[5]2006年在《超长混凝土建筑结构温度响应的研究》文中研究表明近年来,大柱网、大板跨的混凝土结构得到了广泛应用,由于建筑和结构整体性方面的要求,在结构形式上多数采用了无缝体系。对于超长混凝土无缝建筑结构而言,温度作用对结构的影响是结构设计必须考虑的重要因素。其计算难点是建筑结构在环境温度作用下的温度场的建立与对应的温度应力和温度变形的计算。另外,对于结构温度响应的现场监测方面的内容还不是很丰富。因此,研究和现场监测超长混凝土建筑结构整体温度响应问题显得尤为重要。本文在已有研究成果的基础上,借鉴部分学者的研究方法,采用理论分析和现场监测的方法,以兰州移动通信枢纽工程主体结构为例,对超长混凝土建筑结构的温度场理论的建立、温度应力的计算方法及无粘结预应力抵抗温度作用的效应进行了研究。 首先,根据热传导的基本原理,建立温度场的傅立叶导热微分方程。根据本文研究和现场监测的实际情况,综合分析环境气温变化和太阳辐射的影响,建立了混凝土构件内部温度场的计算模型。并根据相关解法求出了构件内部温度场的解析解。利用有限元软件ANSYS,考虑对流和热传导两种热传递的方式,对混凝土构件内部温度场分布情况进行有限元热分析,从构件截面温度分布云图上分析构件内部温度场的分布规律。 其次,本文在现有规范要求的基础上,确定了超长建筑结构在环境温度作用下设计温差的取值,并且在此基础上,分别利用平面简化计算方法和空间有限元方法,对结构在温度作用下的响应进行了分析计算。通过对结构的变形和内力进行分析,得出了一些结论,认为,在超长混凝土建筑结构的设计中,应按照工况1和工况4的温度取值对结构的变形和内力进行验算,控制温度裂缝的产生。 第叁,利用无粘结预应力技术来解决温度问题。通过对结构在施加预应力前后的效果对比,从结构变形和结构内力方面分析该措施的有效性。并且,根据现场试验监测到的结果论证了理论分析的结果。 最后,根据理论分析和工程试验研究的结果,提出了一些对工程设计有意义的结论和建议,同时,也为进一步研究结构在温度作用下的特性打下了良好的基础。
谢青华[6]2008年在《大跨径预应力混凝土连续箱梁桥温度效应分析》文中认为随着预应力混凝土桥梁的大量修建,在桥梁施工及运营过程中变暴露出了许多问题,其中温度应力引起的温度裂缝问题尤为突出,因此,跨度预应力混凝土桥的温度分布及其引起的温度效应已经引起国内外桥梁专家和研究工作者的重视。本文结合某大跨径预应力混凝土箱梁桥,对其进行各种温度梯度的温度效应研究,主要工作有:(1)选取中国新、旧公路温度规范、英国、新西兰温度规范下的温度梯度模式,采用Midas/Civil有限元软件建立主桥在运营阶段的温度场仿真计算模型。比较各种梯度模式的温度效应对主桥的影响程度,并将计算结果与活载作用进行比较分析,得出在各国的温度梯度模式中,中国新公路规范的温度效应较其它规范稍大,且与活载产生的应力相当,温度效应是影响箱梁裂缝及结构安全的重要因素之一。(2)对箱梁截面测点的温度测量数据进行分析,找出截面温度场在日照下的变化规律。在我国现行公路温度梯度规范基础上,推导出温度梯度按1℃逐步递增情况下箱梁截面温度场的重分布;并根据我国中部地区的历史气象资料,推断出适合我国中部环境特点的推荐温度梯度模式。(3)对箱梁截面温度场重分布下的梯度模式,建立有限元软件温度梯度仿真模型,对大跨径预应力混凝土箱梁桥进行温度变化应力分析,得出箱梁的应力变化量与温度变化量基本呈一定的正比例关系;并对我国现行规范温度梯度和推荐梯度进行计算,分析两种模式之间的差异性。通过对不同温度梯度在大跨径预应力箱梁桥产生的温度效应分析,提出温度应力对箱梁的受力影响显着,我国各地气候差异较大,有必要根据不同的环境特点选取合理的温度梯度模式。
张彤昌[7]2015年在《超长混凝土框架结构温度应力分析与设计实践》文中研究说明随着经济的发展,人们对建筑物的使用功能有了越来越高的要求,特别是公共建筑逐渐向舒适化、大型化发展,超高、超长、大跨度公建越来越多,而混凝土结构由于其特有的材料性质,在体量超过一定限度之后,由外部温度变化所产生的结构自身温度应力会对建筑带来显着的影响。各国现行规范对于混凝土结构伸缩缝间距的最大长度比较保守,我国规范虽然允许在采取一定措施的情况下可适当放宽伸缩缝间距,但超长混凝土结构的设计方法仍没有统一、明确的规定。本文以此为出发点,利用计算机有限元分析软件,通过工程设计实例计算分析,总结出在温度作用下超长混凝土结构的应力及应变分布规律,对今后的结构设计起到一定的参考作用。文章的主要工作是结合工程所在地的气象条件设计出温度工况,建立超长混凝土框架结构在温度荷载作用下的内力方程,根据建筑条件建立有限元模型,分别对非温度作用下、温度效应作用下及不同温度工况作用下叁种模型进行计算分析,并对其结果进行比对分析。文章的主要研究成果得出,对于混凝土框架结构整体计算指标,温度作用主要影响结构的位移;对于结构构件,温度作用对构件内力的影响主要体现在梁板轴力及柱顶弯矩上,其中楼板轴力的影响最大。对竖向布置分析,建筑首层构件温度应力最大,顶层构件温度变形最大;对平面布置分析,结构长方向中部梁板轴力最大,长方向端部柱顶弯矩最大,且结构中刚度突变处出现应力突变。文章的创新点在于填补了现行规范中超长混凝土框架结构设计方法的空白,在收集和分析国内外现有研究成果的基础上,笔者结合具体工程设计实例,对超长钢筋混凝土框架结构在正常使用状态下的温度应力进行分析,并对混凝土框架结构温度裂缝控制的设计方法进行探讨,为超长钢筋混凝土多层框架结构温度应力分析及裂缝控制提供设计参照。
张克[8]2016年在《高层建筑周边地下室预应力混凝土顶盖设计相关问题的研究》文中指出随着城市建设规模加大和建筑技术的进步,超长地下室结构得到了广泛的应用,与通常尺度的建筑相比,超长结构在间接作用下的开裂问题十分普遍。尤其高层建筑周边的地下室混凝土顶盖更容易开裂。地下室顶盖在温度作用下的变形也会造成高层建筑相邻楼板的开裂,影响高层建筑的正常使用。本文以高层建筑周边地下室顶盖为主要研究对象,通过理论分析和数值模拟进行了系统的研究,研究结论以供类似工程设计参考。(1)引入综合温差的概念,将混凝土的收缩考虑为当量温差后与实际的季节温差迭加,并考虑混凝土构件开裂引起的刚度折减及混凝土徐变的有利影响。提出了拉弯构件的有效轴向刚度的迭代计算方法,在采用弹性有限元结构分析时也可以考虑构件开裂后的刚度折减。(2)探讨了预应力作用的有限元模拟方法,提出了采用等效荷载法模拟预应力竖向作用、实体力筋法模拟预应力轴向作用的混合建模方法。比较了在主楼相邻跨加预应力筋、不加预应力筋和加一半预应力筋叁种方案在间接作用下结构的应力和内力分布和特点,分析了主楼相邻跨沉降缝区域不加预应力筋方案的可行性,并探讨了通过在主楼相邻跨和其他跨之间设置错层来释放温度应力的方法。(3)对高层建筑和其周边地下室顶板之间的相互影响进行了研究,分别对主楼所在位置、地下室顶板与主楼一层楼板高差、地下室顶板厚度以及挂梁宽度进行了参数分析。结果表明：①主楼位置越接近地下室顶板的刚度中心,其周边地下室顶板温度应力越小,而当两侧均有主楼时地下室顶板的温度应力最大。②在实际设计中,应避免主楼楼板与地下室顶板在同一水平面,但高差不宜过大,以免引起挂梁过大的扭转变形。③主楼楼板厚度增加时,其轴向拉力增加,但由于截面积也同时增加,所以截面中的平均拉应力反而会减小。在设计过程中,可适当增加与地下室相邻区域的主楼楼板厚度。④设计时,若挂梁因扭转变形过大,可适当增加挂梁的宽度,提高挂梁的刚度。⑤地下室顶板的错层可以释放部分温度应力。(4)将研究成果应用于某住宅一期工程中两栋高层建筑之间的地下室,将现浇空心楼板等效成实心楼板进行有限元建模。考虑顶板开裂导致轴向刚度折减的迭代计算方法,得出了地下室顶板在间接作用下的应力云图,并利用ANSYS软件中“生死单元”的功能对预应力的施工过程进行模拟分析,最后给出了具体的预应力方案及相应的非预应力筋的配筋要求。
李轩直[9]2014年在《温度和收缩裂缝控制措施在超长混凝土框架结构中的应用》文中研究说明随着大型商业综合体、航站楼等超长混凝土结构在我国大量兴建，连续不设缝结构的工程应用日渐增多。在混凝土收缩及温度作用下，超长混凝土框架结构的梁板中因受到约束而产生较大的拉应力，造成结构的开裂。因此，超长混凝土框架结构必须通过有效的设计和合理的施工对裂缝进行控制。本文运用SAP2000有限元软件，首先对300米~500米超长混凝土框架结构的温度收缩效应进行了系列模拟分析，总结了其内力及应力分布规律。然后，分析了补偿收缩混凝土、预应力技术、后浇带布置以及其它施工构造等裂缝控制措施。①在补偿收缩混凝土方面：分析膨胀混凝土的补偿收缩效果，并总结了其在超长混凝土结构中的应用原则；②在预应力技术方面：总结了预应力技术在超长结构中的设计原则，分析了次轴力对预应力效应的影响，提出了次轴力系数在框架结构中的取值范围；③在后浇带布置方面：通过结合预应力筋张拉对后浇带提出了新的划分方案，并运用算例分析，评价了后浇带布置的新方案；④在其它施工构造措施方面：结合算例，分析了结构端部若干排设定向滑动支座方案的有效性。最后，提出了500米内超长混凝土框架结构的设计方案及设计步骤，并通过具体结构算例对所提出的设计方案进行了验证。依据以上计算及分析内容得到结论如下：①在均匀降温作用下，框架结构随其纵向长度的增长，温度内力的分布规律是一致的，其具体分布规律如下：由端部到中部节点变形、梁柱截面的峰值内力及应力逐渐减小，梁板中的平均内力及应力逐渐增大；框架柱的最大拉应力出现在边柱底端截面，框架梁的最大拉应力出现在边梁靠近边柱的端截面，楼板的最大拉应力出现在结构对称轴处截面。在多层框架结构中，各层温度作用的分布规律与单层的相似；随着楼层的增加，温度收缩效应迅速衰减，只在底部两层较为显着，以至于其余楼层可以忽略不计。②对预应力的配筋设计除考虑预应力损失外，还应计及次轴力的不利影响。通过结合后浇带的划分方案张拉预应力筋可以部分的提高预压力效应，减弱结构中的次轴力。由此得到考虑了预应力筋张拉的后浇带设置原则为：后浇带所划分的预应力筋张拉单元的跨数宜少；后浇带浇筑完成后，预应力筋张拉单元的跨数应少（建议不超过两跨），且在结构中部应布置跨数少的预应力筋张拉单元。③结构端部若干排设定向滑动支座可以有效减弱超长混凝土框架结构的温度收缩作用。在结构端部的减弱作用最显着，越向结构中部减弱作用逐渐下降。④对于500以内的超长混凝土结构，按照本文提出的裂缝控制设计方法，采用高性能补偿收缩混凝土、结合预应力筋张拉的后浇带合理布置方案以及在结构端部设定向滑动支座等措施，可以满足我国现行规范对裂缝控制的要求。
杜亚光[10]2013年在《大跨度自锚式悬索桥结构并行计算算法与主梁恒载状态研究》文中进行了进一步梳理现代桥梁结构设计中,越来越多的大跨度及复杂结构的出现,导致桥梁结构计算分析过程中所耗费的时间也越来越长。随着计算机硬件的发展,计算机的处理能力有了很大的提升,但是计算分析耗时常常仍不能满足设计者的需求。论文以研究大跨度自锚式悬索桥主梁恒载为目的,探索了桥梁结构有限元程序的编制以及程序设计中效率优化的问题,其中提高效率的主要方法是节点编号优化和OpenMP并行计算,并运用所编程序进行了自锚式悬索桥主梁恒载状态的综合分析。论文主要内如如下：首先,分析了桥梁有限元程序计算分析中面临处理时间长的问题,探讨了从程序编制方面提高计算速度的方法和发展现状,确定了全文的研究重点及研究方法；然后,进行了自锚式悬索桥主梁分析程序的编制及涉及到的相关理论的探究,主要包括：一般桥梁结构有限元的理论研究及有限元法的计算流程的分析,自锚式悬索桥主梁恒载状态分析模型的建立,以及分析中涉及的自重作用、混凝土收缩徐变、预应力效应、温度效应和吊索力作用的计算理论和程序实现。其次,重点研究了有限元程序效率优化的方法,主要进行了整体刚度矩阵带宽优化算法和有限元并行编程的探索：带宽优化方面,分析了通过节点编号优化来减小各类桥梁结构有限元总刚带宽的人工编号和计算机自动编号算法,包括AD法、CM法和GPS法(算法名称),并编制了相应的程序,然后通过叁个桥梁结构算例验证了各优化程序的正确性,并对比了效率问题；对比发现在一般杆单元结构中,GPS算法优于其他两种；并行编程方面,介绍了共享存储变量的并行编程库OpenMP的特点,探讨了桥梁结构有限元程序中以OpenMP进行并行开发的切入点与方法,进行了本文程序并行化的工作,并结合算例,对比和测试了程序并行执行和串行执行的效率。最后,使用本文所编制的程序并结合非线性分析系统BNLAS,对自锚式混凝土悬索桥牡丹江西十一条路跨江大桥进行恒载了状态分析,主要包括：恒载状态时变效应分析,自锚式悬索桥主梁附加预应力损失分析,恒载状态影响参数分析,车道荷载和温度荷载的长期作用下主梁准永久分析。
参考文献：
[1]. 环形超长混凝土结构温度应力及控制研究[D]. 卢宇航. 同济大学. 2008
[2]. 超长混凝土框架结构考虑温度和收缩的裂缝控制初步研究[D]. 吕旭东. 重庆大学. 2013
[3]. 预应力混凝土箱梁温度效应研究[D]. 资源. 武汉理工大学. 2008
[4]. 中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2014
[5]. 超长混凝土建筑结构温度响应的研究[D]. 来春景. 兰州理工大学. 2006
[6]. 大跨径预应力混凝土连续箱梁桥温度效应分析[D]. 谢青华. 武汉理工大学. 2008
[7]. 超长混凝土框架结构温度应力分析与设计实践[D]. 张彤昌. 青岛理工大学. 2015
[8]. 高层建筑周边地下室预应力混凝土顶盖设计相关问题的研究[D]. 张克. 东南大学. 2016
[9]. 温度和收缩裂缝控制措施在超长混凝土框架结构中的应用[D]. 李轩直. 重庆大学. 2014
[10]. 大跨度自锚式悬索桥结构并行计算算法与主梁恒载状态研究[D]. 杜亚光. 西南交通大学. 2013
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