连续刚构施工过程底板防崩仿真分析

论文摘要

近年来,随着我国经济和交通事业的不断发展,由于连续刚构桥综合了T形刚构和连续梁桥的优点,已经越来越广泛地应用于我国的工程建设中。然而,我国预应力混凝土连续刚构桥是在上世纪八十年代末才开始兴建,由于设计理论不完善、施工质量缺陷、负荷超载以及管理养护工作不力等方面的原因,不少连续刚构桥的箱梁底板在施工过程中都出现了不同程度的崩裂现象。箱梁裂缝是桥梁结构的常见病害,也是工程界一直在研究和发展的课题。本文笔者针对连续刚构桥梁跨中合龙段的底板崩裂开展如下研究工作:①针对施工中预应力束张拉导致底板混凝土崩裂的现象,讨论底板预应力曲线束的布置对底板径向外崩力的影响,提出了实际施工过程中底板钢束以折线代替曲线,在多种因素的情况下,底板钢束在折线段上和折角处产生的径向外崩力的计算方法。以中跨跨径为200米的某连续刚构为例,建立有限元模型,分析了纵向预应力束径向力作用下底板的受力状态,并指出导致底板崩裂的设计和施工两方面的因素。②分别从连续刚构桥跨中底板钢束的布置参数(波纹管之间的净间距与外径之比,波纹管外径与底板钢束净保护层厚度之比,箱梁底板厚度与波纹管外径之比),底板钢束的张拉次序,跨中附近箱梁横向加劲肋的设置对连续刚构底板应力的影响,讨论了跨中合拢段病害预防的构造建议。③在查阅了国内外相关研究文献的基础上,结合前面做的理论上的计算讨论和有限元模型的仿真分析,针对连续刚构桥跨中合龙段底板崩裂的不同情况,总结出了相应的防治措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 连续刚构发展现状
• 1.2 连续刚构施工过程底板崩裂问题
• 1.3 连续刚构底板防崩研究现状
• 1.3.1 连续刚构底板崩裂的原因
• 1.3.2 连续刚构底板崩裂的防止措施
• 1.3.3 连续刚构底板崩裂的加固方法
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 连续刚构箱梁底板开裂机理分析
• 2.1 连续刚构施工过程底板开裂状况分析
• 2.2 PC 连续刚构桥底板构造及预应力布置
• 2.3 连续刚构施工过程底板预应力张拉时外崩力分析
• 2.3.1 连续刚构箱梁底缘曲线产生的外崩力
• 2.3.2 考虑桥面纵坡对预应力外崩力的影响
• 2.3.3 施工误差形成的钢束外崩力分析
• 2.3.4 底板钢束外崩力总体分析
• 2.4 连续刚构底板径向力计算算例
• 2.4.1 假定箱梁底缘为理论曲线形成的钢束径向力
• 2.4.2 箱梁底缘为以折代曲后的折点钢束径向力
• 2.4.3 箱梁底板波纹管定位误差产生的径向力
• 2.4.4 底板径向力计算结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 连续刚构底板预应力筋外崩力仿真分析
• 3.1 仿真计算模型的简化
• 3.2 连续刚构底板预应力筋外崩力仿真模拟
• 3.2.1 计算模型的建立
• 3.2.2 工况1 结果分析：模拟均布径向力
• 3.2.3 工况2 结果分析：模拟折点径向集中力
• 3.2.4 结果分析与比较
• 3.3 连续刚构施工过程底板崩裂设计和施工原因分析
• 3.3.1 设计方面的原因
• 3.3.2 施工方面的原因
• 3.4 本章小结
• 第四章 连续刚构底板防崩设计参数仿真研究
• 4.1 底板设计构造参数对底板应力的影响
• 4.1.1 有限元模型
• 4.1.2 底板波纹管净间距与外径之比和底板应力的关系
• 4.1.3 底板波纹管外径与净保护层厚度之比和底板应力的关系
• 4.1.4 底板厚度与波纹管外径之比和底板应力的关系
• 4.1.5 底板各构造参数影响小结及推荐参数
• 4.2 跨中增设横向加劲肋的作用
• 4.2.1 模型的建立
• 4.2.2 计算结果分析
• 4.3 预应力筋张拉次序的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果