组合结构桥梁徐变效应分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着桥梁建设的快速发展,钢-混组合梁桥因其可以将钢材和混凝土板各自的优点相辅相成而互相弥补各自所具有的缺点，从而具有优越的结构性能。例如：钢材可以充分发挥抗拉强度高的优点而弥补混凝土抗拉强度低的缺点；混凝土可以起到保护钢材的作用。相比于混凝土梁桥，它具有构件刚度大，防火，防腐性能好，具有较大的抗扭及抗倾覆能力，而且具有重量轻，构件延性好，增加净空高度和使用面积，同时缩短施工周期，节约模板，特别在高层和超高层建筑用桥梁结构中，更加体现了它的承载能力和克服结构在施工技术难题的优点，因而越来越多地被应用于实际工程中,具有十分广阔的发展前景。然而，随着钢混组合结构桥梁的广泛应用，钢混组合结构桥梁的徐变问题亟待解决，因此此次课题研究具有重要的实践价值。

所谓钢混组合结构桥梁，就是使用组合构件或组合结构的梁桥，通常分为组合钢板梁桥、组合箱梁桥、组合桁架桥、组合刚构桥、混合梁桥、组合拱桥和组合斜拉桥^[1]。钢混组合结构最大的结构特点是其组合后的性能已经超过材料各自的力学性能，钢材处于拉伸区域时，其抗拉强度及其延性能够很好发挥，但当处于压缩区域时，由屈曲强度决定，特别是薄钢板制成的构件，材料性能很难发挥，而混凝土是比钢材便宜、自重大、抗拉强度显著小的脆性材料，因此，两者力学上的组合主要表现在钢材对混凝土的支援及混凝土对钢材的支援。而钢材与混凝土之间通过连接件组合在一起共同受力，势必会产生新的问题，即混凝土在长期荷载作用下的徐变对钢混组合构件的受力性能会产生影响，这也是此次毕业设计我们需要着重研究的问题。

混凝土的徐变效应，是指当荷载持续施加到混凝土上时，混凝土由于自身的水分流失、水泥石中的胶凝体产生的黏性流动、骨料和水泥石之间的裂缝的发展等原因，使得混凝土的应变随时间而逐渐增加，且在卸载后增加的应变大部分作为塑性应变而残留下来的现象。影响混凝土徐变的因素主要有加荷龄期、加荷应力与持续时间、环境的温度与湿度、水泥质量与水灰比、混凝土骨料、构件质量与尺寸、外加剂的使用等。徐变引起的应变称为徐变应变。如果承受荷载的混凝土构件应变保持不变，则由于徐变作用混凝土的应力会随时间的增加而逐渐减小，这称为混凝土的应力松驰。因为组合结构桥梁中混凝土材料的徐变效应将引起混凝土抗压强度降低、预应力松弛、温度应力降低、收缩裂缝减少钢梁和混凝土桥面板间内力重分布和结构附加变形等结构内部应力的影响，进而影响到构件的安全性、耐久性和行车舒适度，所以我们需要对组合结构桥梁进行徐变效应分析，而此次研究我们主要分析钢混组合结构桥梁中钢梁与混凝土顶板之间的由徐变引起的内力重分布，并在此基础上对结构的内力分布和变形进行纠正^[2]，其意义在于通过考虑和分析长期荷载作用下的徐变效应，校核组合结构桥梁是否能够满足实际使用，并通过得到其徐变影响规律，能够改善并提高组合结构桥梁的耐久性、经济性和适用性。而由于组合结构桥梁徐变效应的复杂性，出于结构安全和耐久性的角度考虑，目前的分析方法均存在一定的缺陷，因此有待进一步探讨。

2. 研究的基本内容与方案

混凝土的徐变特性导致组合结构徐变变形，当徐变、收缩等变形发生时，由于剪力键的约束，钢梁中将产生次生应力。这些变形导致结构内力重分布，增加了连续梁的弯矩和跨中弯矩，同时增大了连续梁负弯矩区弯矩。研究钢-混凝土组合桥梁徐变、收缩问题，不仅涉及到徐变与收缩问题的本身，而且还涉及到钢与混凝土组合构件在施工成型过程中的受力、传力及截面结合等问题；而从钢-混凝土组合结构桥梁徐变、收缩分析的要求来考虑，则应以钢-混凝土组合截面构件为对象，徐变、收缩分析也应计入钢与混凝土截面之间产生内力与应力的重分布。

在此次毕业设计中，我们需要选取钢混组合结构梁桥工程实例并运用midas civil有限元分析软件建立其梁单元有限元分析模型，通过输入钢-混凝土组合桥梁的参数（如均布荷载、弹性模量、环境温度、抗剪强度、截面面积、惯性矩等），采用梁单元分别对混凝土翼板单元和钢梁单元进行模拟，然后将其通过弹簧单元和单元节点联结起来，达到协同作用的目的。

然后我们便可以利用有限元模型分析钢混组合结构梁桥实例桥面板混凝土收缩徐变对混凝土桥面板、钢梁挠度和应力的影响，包括全桥挠度和应力分布规律、特征截面上下边缘位置处的挠度和应力随时间的发展变化规律和变化幅度、组合梁的梁端滑移随时间的变化幅度、混凝土翼板和钢梁跨中截面处的挠度和应力随时间的变化幅度等等详细图表数据。

3. 研究计划与安排

2020年2月20日—2020年2月24日：查阅相关文献资料，仔细阅读设计任务书，明确研究内容。

2020年2月25日—2020年3月5日：了解研究所需具备的基本知识及所要掌握的软件，认真阅读老师提供的相关资料文献，查找有关组合结构桥梁的书籍及文献，认识并熟悉组合结构桥梁的含义、分类、具体形式，以及本次毕业设计所涉及到的内容。

2020年3月6日—2020年3月12日：学习组合结构桥梁的应力重分布的相关知识及其算例，熟悉各种符号、公式及其意义，缕清计算过程及其思路。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]钢-混组合结构桥梁的技术特点与应用[j]. 高光彬,华正阳.公路.2017(01)

[2] toniasde．briageengineering[m]．new york：me—

graw—hill，1995．