荷載激勵下pc橋梁預應力損失動力響應分析

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1、第一章緒論第一章緒論1．1預應力混凝土技術及PC橋梁的發(fā)展概況1．1．1預應力混凝土技術起源及發(fā)展n。31預應力混凝土是根據(jù)需要而引入某一分布與數(shù)值的內(nèi)應力，用以全部或部分抵消外荷載應力的一種加筋混凝土?。雖然這一名詞出現(xiàn)的歷史不是很長，但是預應力的思想在幾個世紀以前就已經(jīng)存在，而且被我們的祖先們運用到生產(chǎn)和生活當中。舉幾個比較簡單的例子，普通的木桶用鐵片緊箍以后，箍對木桶壁施加了環(huán)向的壓應力，這個壓應力就抵消了由于桶內(nèi)水的壓力，木桶就不會開裂和滲漏；木工用的木鋸也是個典型的例子，木鋸用絞緊的線繩對鋸條施加拉應力，那么鋸片在鋸木的運動中，能承受重復變化的拉、壓力，從而避免了由于鋸片的抗彎承載

2、能力不足而導致壓彎失穩(wěn)、彎折破壞。還有很多很多這樣的例子，這里就不再一一列舉了。而預應力的理念被用到混凝土上是到十九世紀才實現(xiàn)的?；炷潦且环N抗壓強、抗拉弱的脆性材料，為了將其變成一種既能抗壓又能抗拉到彈塑性材料，因此若在混凝土中預先施加一定的荷載來抵消外荷載，可以改善結構或構件在使用過程中的工作能力?；谶@一考慮，1886年美國舊金山的P．H．Jacksong工程師，開始嘗試將張緊的鋼拉桿應用于混凝土拱中來澆筑樓板，并取得了專利。1888年前后，德國的C．E．w．Doehring獲得了在樓板受荷載前用施加拉力的鋼筋來加強混凝土的專利。但是由于當初施加在鋼筋中的預拉應力值(124MPa)較低

3、，混凝土徐變和收縮的存在而損失了，所以當初這些預應力的應用并不是很成功。直到1928年法國的E．Freyssinet在對混凝土和鋼材性能的特性進行了大量研究以后，開始將極限強度高達1725N／mm2鋼絲用于預應力混凝土，抵消了由于混凝土收縮和徐變導致的應力損失，才使現(xiàn)代混凝土技術在理論上有了關鍵性的進步。1934年德國F．Dischiger取得了體外無粘結預應力技術專利，并建成了世界上第一座體外無粘結預應力混凝土橋梁。此時預應力技術并沒有得到廣泛的推廣，只有發(fā)明創(chuàng)造出可靠并且經(jīng)濟的預應力鋼筋張拉和錨固方法，預應力混凝土才能得到廣泛的應用口1。1938年德國E．Hoyer，建立了Hoyer體系

4、，在相距數(shù)百英尺的兩個張拉底座之間張拉鋼絲，在構件間放置隔板、澆筑混凝土、以及在混凝土硬結后切割鋼絲，即現(xiàn)代混凝土技術中的先張法技術，并建成了第一座體內(nèi)有粘結PC橋梁。1940年比利時G．Magnel研制出了Magnel錨固體系，在這種體系中是一次張拉兩根鋼絲并在每端用一簡單第一章緒論鋼楔錨固，這種體系為后張法預應力混凝土提供了切實可行的生產(chǎn)工藝n。21。二次世界大戰(zhàn)后，由于鋼材的匱乏，預應力技術使用使得混凝土結構取代了鋼結構用以修復被戰(zhàn)爭破壞的結構，在全球范圍內(nèi)得到了蓬勃發(fā)展和廣泛應用．。1950年成立的國際預應力混凝土協(xié)會(FIP)更是促進了世界各國預應力技術的發(fā)展‘3

5、。經(jīng)過了一個多世

6、紀的發(fā)展，隨著材料、預應力體系、新的施工技術的發(fā)展，預應力結構不僅應用于橋梁、軌枕、電桿、樁、壓力管道、貯罐，而且在高層、高聳、大跨等結構中廣泛應用，幾乎所有的大跨建筑物、構筑物都已成為了預應力混凝土空間結構體系的世界H1。1．1．2預應力技術在橋梁中的應用睜73預應力混凝土技術能充分發(fā)揮鋼材和混凝土各自的優(yōu)勢，因此其強度和對不同受力狀態(tài)的適應性遠遠超過普通混凝土，用以建造中、小橋，能夠輕巧而美觀，用以建造大橋，更非普通混凝土所能企及陸1。從1934年德國F．Dischiger第一座體外預應力混凝土橋梁開始，預應力混凝土開始走入了橋梁建設的舞臺。1953年聯(lián)邦德國建成的胡爾姆斯(Worms)

7、橋，主跨114．2m，他標志鋼橋的傳統(tǒng)旌工方法一懸臂拼裝方法在預應力混凝土橋梁上創(chuàng)造性的應用，從而發(fā)展了預應力混凝土結構的一種新體系_T型剛構。1964年聯(lián)邦德國又采用懸臂施工法，并將薄形主墩與上部結構固結，即形成了帶有鉸結體系主跨長度為208m的道爾夫(Bendorf)橋。70年代以后，預應力混凝土成為斜拉橋的主要材料，而斜拉橋型是大跨徑混凝土的主要橋型之一。接下來的幾十年里建成了數(shù)量眾多的大跨徑預應力混凝土橋梁，見表1．1№1。預應力混凝土橋有兩座典型的結構值得一提，一座是瑞士的甘特橋，總長678m，采用平面上雙向曲線布置，跨越深谷，墩高124．5m，主跨174m，在結構型式上貌似斜拉橋

8、，又似連續(xù)——剛構，是組合體系。另一座是1983年建成的Bubiyan橋，總長達2503．05m，由12組5跨或6跨連續(xù)梁組成，主跨53．8m，用逐孔拼裝法架設，最快的施工速度是約24小時拼裝一孔，結構形式為空間構架，由預制構件和工廠澆制項、板連成一個拼接單元隨1。在國外的預應力混凝土橋梁如火如茶的建設當中時，中國也加入了預應力混凝土結構建設的大軍當中。在50年代以前，預應力混凝土梁橋一般被用在百米以下的橋梁