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大型公共建筑由于结构体量大,施工周期一般较长,结构长时间暴露在自然环境中,施工期间结构温度应力问题十分突出,另外钢筋混凝土结构的温度应力与收缩、徐变等长期效应又是密不可分的。目前关于结构中温度应力、收缩、徐变效应的研究,大多集中在桥梁结构、大体积混凝土结构以及一些简单的平面结构中,对于复杂的空间结构这方面的研究还较为罕见。因此,探讨在温度、收缩、徐变等影响下复杂结构的分析方法就显得十分必要。本文对钢筋混凝土结构的温度应力和时间效应的分析方法进行了深入的探讨,初步勾勒出了大型复杂钢筋混凝土结构长期效应分析方法的轮廓。大多数现有的商业有限元软件在分析钢筋混凝土结构的长期效应方面存在较大的不足,计算也较为粗略。本文通过FORTRAN编程并将ANSYS作为子程序调用,实现了大型复杂钢筋混凝土结构温度应力和长期效应的分析,并且考虑了配筋、预应力、开裂以及分段施工的影响。
本文介绍了静定和超静定杆件结构的收缩、徐变效应的分析方法,基于松弛法和步进法,编制了平面结构长期效应的全过程分析程序。收集了有关混凝土简支梁和连续梁长期效应研究的实验数据,与本文程序计算结果进行了对比,结果符合较好。对施工期间上海南站预应力混凝土结构的温度分布进行了现场实测,分析了结构的温度分布规律,结果表明,受日照辐射作用,结构中将产生明显的非线性温度梯度分布,据此对结构温度荷载的取值提出了建议。介绍了非线性温度梯度作用下钢筋混凝土结构温度应力的分析方法和超静定预应力结构中预应力次内力的计算方法,编制了相关程序。分别针对升温和降温过程,对上海铁路南站下部混凝土结构(包含146根柱子和1500多根梁,外圈直径270m)进行了分析,探讨了该结构温度应力的分布规律。对施工期间上海南站预应力混凝土结构的应力状态进行了为期一年的现场观测。将长期效应的分析方法延伸到复杂空间结构,通过自编程序实现了施工期间上海南站下部混凝土结构长期性能的分析,并与实测数据对比,结果符合较好。