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桥梁工程类有关论文范文例文,与预应力高强混凝土在高速公路桥梁工程中优化设计相关论文的格式
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【摘 要】在建筑和高速公路桥梁工程中采用的PHC技术具有诸多优势,如容易控制施工质量和速度、不均匀沉降较小,单桩承载能力大等.本文通过对桩基空间桁架模型的研究,利用承台撑-系杆模式,得出高速公路桥梁施工中PHC管桩优化设计成果.
【关 键 词】高速公路桥梁工程；空间桁架模型,承台撑-系杆模式
引言：20世纪以后,桩基作为一种深基础,其应用范围不断扩大.预应力高强度混凝土管桩（PHC桩）作为一种新型基桩在我国应用空间较大.但是在高速公路桥梁工程中,PHC桩的应用还存在诸多的技术性问题,这严重制约了PHC桩的应用推广.目前国家缺乏统一的技术规范,对预应力高强度管桩的设计方法、稳定性和变形问题等缺乏系统全面的研究.尤其是对松软地基中PHC桩基础的设计与应用缺乏深入的研究,制约着其在东部沿海发达地区的应用.本文针对以上问题,对PHC桩基础的优化设计进行研究,为其在高速公路桥梁工程中应用提供参考.
1.PHC管桩承台设计研究
桩基承台具有承上启下的作用,即将桩基上部的荷载作用安全可靠的传递到桩体截面上,其安全性能直接影响着建筑物的安全.空间桁架模型是桩基承台的设计方法之一,在欧美国家得到大力的推广应用.桩基承台的破坏和传力模式是影响其设计的关键因素,本文通过桩基空间桁架模型的建立和分析,系统全面的研究PHC桩基承台的受力特点,为优化设计PHC桩基提供一些可靠的依据.
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1.1承台撑-系杆设计模式
承台撑-系杆设计模式建立在空间桁架理论基础上,其计算方法用于解决混凝土平均应变不符合平截面假定的深受弯构件的受力问题.而桥梁施工中使用的承台都具有相应的厚度,都符合深受弯构件的受力特性.撑-系杆模型从结构的整体力流出发,以撑杆代表压应力流,系杆代表拉应力流,二者的交结区定为节点区.因此撑-系杆模型对承台构件的分布区域,尺寸大小和钢筋的锚接问题具有重要的指导作用.
1.1.1承台空间桁架模型界定条件
依据承台空间桁架模型,认为承台荷载主要由其内部的钢筋和混凝土构成的桁架承担.承台分为薄承台和厚承台,二者的破坏形态以距厚比的大小为依据,其中代表柱子边缘至桩中心的水平距离,代表承台有效高度.当>2时薄承台以弯曲破坏为主,当≦2时厚承台以冲切破坏为主.依据文献中有限元的分析,承台压杆劈裂的临界条件是所有撑杆与水平面中的最小夹角满足,即为承台计算中撑-系杆模型的限定条件.
1.1.2承台空间桁架模型的破坏形式
目前,随着对承台的破坏机理的深入研究,我们知道厚承台类似于深梁,当时,承台破坏的主要形式是包含斜弯破坏和斜压破坏两种形式的剪切破坏.当1﹤﹤2时,承台发生斜弯破坏,破坏过程为弯曲裂缝首先出现在跨中,伴随着荷载的增加,桩边出现斜裂缝,此时系杆的功能将决定着承台斜弯破坏发生；当≦1并且纵向钢筋存在时,承台发生斜压破坏,破坏过程为劈裂缝首先出现在腹部,并向节点延伸,此时桩柱交接处的混凝土极限抗压强度决定着承台的破坏程度,也即撑杆的斜压破坏.由此可见,桩基承台的破坏形态是撑杆屈服,系杆发生斜压破坏.
1.1.3承台撑-系杆设计模式的计算公式
承台撑-系杆模式建立在空间桁架模型的基础之上,其破坏形式是以撑杆的破坏为控制条件的撑杆屈服,系杆发生斜压破坏.其受力特点与桩基厚承台相似.
1.撑杆承载力计算
2.高速公路桥梁PHC桩承台的优化设计
2.1高速公路桥梁PHC桩承台优化问题分析
工程实际中,PHC桩承台的距厚比和角要比工程假设情况的数值偏大,而PHC桩承台在正常使用情况下的距厚比和角都达到了撑-系杆设计模式的要求,因此桥梁中使用的PHC桩一般满足撑-系杆设计模式的临界条件.PHC桩承台的优化目的是为了达到设计的合理化,即在耗费相同工程材料的基础上使得撑杆和系杆
桥梁工程类有关论文范文例文
通过撑-系杆模型的分析可知,影响撑杆和系杆承载力的因素是不同.其中系杆区域内的钢筋抗拉强度和截面面积是影响系杆承载力的主要因素,而混凝土强度等级,钢筋的配筋量等式影响撑杆承载力的主要因素,通过对影响撑杆和系杆承载力的因素的综合分析可以寻求到最佳优化方案.
2.2PHC桩承台的整体综合优化
（1）撑-系杆的整体受力分析
撑-系杆的受力性能与力的传递有关,一般而言,传力途径越直接,材料的功效越得到利用.承台的有效厚度同桩间距之间的最优化设计是影响PHC桩承台整体效用的关键.承台厚度影响着工程的经济效益,较小的承台厚度要求轴心受压构件靠拢,从而柱间距减小.但与此同时,桩的数目也随之增加从而增加施工难度,降低施工质量.因此,在PHC桩承台的优化设计中,必须同时考虑经济性、实用性和可行性原则.
PHC桩承台的优化结果
3.结论
本文通过对高速公路桥梁PHC桩承台设计理论和方法的分析,采用空间桁架模型原理,利用撑-系杆体系设计模型,对影响承台设计中的因素进行综合性的分析,撑杆和系杆的承载力同时受到桩间距和承台厚度变化的影响,高速公路桥梁PHC桩的理想化应用应满足承台厚度∕最小承台厚度大于1.利用MATLAB优化工具得出PHC桩承台的最优桩径和承台有效厚度.求解结果对于PHC桩承台的设计和应用推广具有重要的意义.
参考文献：
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本篇论文来源 http://www.sxsky.net/jingji/0373578.html
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