劲性骨架对悬臂施工桥梁合龙段影响分析

论文摘要

悬臂施工预应力混凝土桥梁一般采用锁定装置对最大悬臂结构进行强制合龙。合龙段作为施工阶段的“终点”,因其受力状态较为复杂,受外界影响因素较多,因此桥梁建成后预应力混凝土主梁合龙段病害屡见不鲜。随着对大跨径预应力混凝土桥梁尤其是连续刚构桥病害认识的不断深入,国内外学者开展了广泛的研究工作,但未有涉及到劲性骨架类型对合龙段混凝土影响的数值或试验研究的相关报道。本文作为西部交通建设项目《大、中跨径预应力混凝土桥梁检测技术》中的有效预应力评定与桥梁评估的组成部分,定量分析了合龙锁定装置对混凝土截面应力影响的时变规律；基于结构分析程序,以陕西某连续刚构桥（跨径组合：72m+120m+72m）为工程背景,对合龙段混凝土箱梁因内置劲性骨架产生的内力及应力分布变化规律进行了数值仿真分析。进行了劲性骨架的刚度大小对合龙段箱梁混凝土的应力影响分析,得到了箱梁底板混凝土压应力与箱梁含钢率的关系；选取最常用的内置锁定和外置锁定装置两种劲性骨架来代表两类合龙方式,将桥梁铺装结束作为起点,以运营十年作为终点,比较采用两种合龙方式产生的桥梁内力差异及变化情况,得到了内置劲性骨架对桥梁结构的影响区域。以永久作用下的截面内力为基础,分析大桥服役阶段合龙段箱梁上、下缘混凝土的应力分布,比较了截面正应力的变化情况。经过分析,发现内置劲性骨架吸收预应力现象明显,会导致合龙段箱梁截面混凝土有效应力不足,是合龙段病害产生的重要因素之一。从设计角度进行分析,结合设计单位对桥梁结构的计算习惯,采用荷载标准值组合作用下的截面内力对合龙段进行应力分析,比较了考虑内置骨架与否给结构带来的风险；考虑劲性骨架刚度影响对大桥超载状况下的跨中截面正应力进行了计算。结果表明,劲性骨架对混凝土底缘正应力影响较大,应在设计及施工监控实践中予以重视。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 预应力混凝土桥梁的发展与现状
• 1.1.1 T型刚构桥
• 1.1.2 连续梁桥
• 1.1.3 连续刚构桥
• 1.1.4 预应力混凝土斜拉桥
• 1.2 目前大跨径预应力混凝土桥存在的主要病害及研究现状
• 1.2.1 病害情况调查
• 1.2.2 病害原因分析
• 1.3 课题的提出及本文主要研究内容
• 1.3.1 课题的提出
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 第二章 大跨径预应力混凝土桥梁合龙段劲性骨架构造及应用
• 2.1 引言
• 2.2 劲性骨架的作用
• 2.3 劲性骨架的构造型式
• 2.3.1 内置劲性骨架
• 2.3.2 外置劲性骨架
• 2.3.3 内、外置劲性骨架比较
• 2.4 合龙段施工顺序
• 2.5 本章小结
• 第三章 劲性骨架构造型式对桥梁整体结构的影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 数值算例
• 3.3 参数影响对比分析
• 3.3.1 内、外置劲性骨架对截面参数的影响分析
• 3.3.2 内、外置劲性骨架对结构内力的影响区域分析
• 3.3.3 内、外置劲性骨架在服役期内对结构内力的影响分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 合龙段混凝土箱梁空间应力分析
• 4.1 引言
• 4.2 合龙段箱梁空间应力的有限元分析
• 4.2.1 建立有限元模型
• 4.2.2 单元类型及材料属性
• 4.2.3 网格划分
• 4.2.4 荷载施加
• 4.2.5 边界条件
• 4.2.6 计算模式对比分析
• 4.3 劲性骨架刚度对合龙段箱梁混凝土法向应力影响分析
• 4.4 长期作用下合龙段箱梁混凝土法向应力分析
• 4.4.1 成桥时合龙段上下缘混凝土法向应力比较
• 4.4.2 服役阶段永久作用下合龙段箱梁上下缘混凝土法向应力比较
• 4.5 使用荷载作用下合龙段箱梁混凝土法向应力分析
• 4.5.1 服役三年标准值组合下合龙段箱梁混凝土法向应力分析
• 4.5.2 服役十年标准值组合下合龙段箱梁混凝土应力分析
• 4.5.3 服役十年超载情况下合龙段箱梁混凝土法向应力分析
• 4.6 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢