预应力钢筋混凝土连续刚构桥跨中下挠成因分析与对策研究

论文摘要

预应力混凝土连续刚构桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特优势在近年来得到迅速广泛应用，在主跨100～300m范围内几乎成为首选桥型。但是，由于连续刚构桥在我国起步较晚，设计理论还不完善，施工技术水平不够先进，近年来对该类桥梁运营情况的检查发现存在大量缺陷。根据国内外的调查资料来看，预应力钢筋混凝土连续刚构桥存在的主要病害是主跨跨中长期下挠和箱梁梁体开裂，这些病害不但对高速行车的舒适度造成严重影响，而且还严重威胁桥梁的正常使用，所以分析连续刚构桥跨中下挠的影响因素，并研究如何控制连续刚构桥主跨跨中长期下挠，具有十分重要的现实意义和实用价值。本文以渡口河连续刚构桥为工程背景，使用空间有限元软件MIDAS/Civil，通过建立全桥的有限元模型进行结构仿真计算，首先通过比较各个位置的纵向预应力钢束和竖向预应力钢筋折减不同程度及混凝土收缩徐变效应对连续刚构桥跨中挠度的影响，找出影响此类桥梁跨中下挠的主要因素。通过对计算结果分析发现：纵向钢束的预应力损失和混凝土收缩徐变效应是造成连续刚构成桥后主梁跨中下挠的主要因素，由这两项造成的跨中附近的挠度值占到成桥后累计总挠度的绝大部分，而竖向预应力钢筋预应力的减小对挠度的影响不大。其次以主梁刚度的减小来模拟箱梁梁体开裂，通过从几何关系的理论计算发现梁体裂缝对挠度的影响很大，但是从结构的模拟计算结果来看，梁体裂缝对主梁下挠有一定影响，但影响不大。然后研究了结构自重增加的情况下对桥梁下挠的影响，发现这也是引起桥梁跨中下挠的主要因素，但是其对桥梁跨中持续下挠没有影响。最后研究了预留顶板预应力钢束及跨中底板预应力钢束，在桥梁运营2～3年后再进行张拉，通过计算分析，发现这对防止主梁跨中持续下挠具有很好的效果。最后，以渡口河连续刚构桥挠度控制的成功范例，围绕渡口河连续刚构桥挠度控制的具体实施过程，从设计、施工监控、施工质量和运营管理等方面提出了控制此类桥梁挠度的详细对策，对今后正确指导此类桥梁挠度控制，保证此类桥梁的施工及运营安全，提供一定的理论支持和实际参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外连续刚构桥施工控制研究现状
• 1.2.1 国外应用与研究现状
• 1.2.2 国内应用与研究现状
• 1.3 预应力钢筋混凝土连续刚构桥的特点
• 1.3.1 结构受力特点
• 1.3.2 预应力钢筋混凝土连续刚构桥的优点
• 1.3.3 预应力钢筋混凝土连续刚构桥的发展趋势
• 1.4 本论文研究的意义和研究的内容
• 第二章 连续刚构桥跨中下挠分析模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 工程概况
• 2.2.1 梁桥设计概述
• 2.2.2 施工方法
• 2.3 渡口河大桥模型建立
• 2.3.1 计算内容与分析假定
• 2.3.2 实桥模型的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 预应力损失对跨中挠度的影响
• 3.1 引言
• 3.2 预应力损失的计算理论
• 3.2.1 瞬时损失
• 3.2.2 时效损失
• 3.2.3 预应力损失的组合
• 3.3 摩擦系数 k 和 μ 取值探讨
• 3.4 纵向预应力损失对挠度的影响
• 3.4.1 全局纵向预应力损失对挠度的影响
• 3.4.2 局部预应力损失对挠度的影响
• 3.5 竖向预应力收缩对挠度的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 混凝收缩徐变对跨中挠度的影响
• 4.1 引言
• 4.2 混凝土收缩徐变的机理
• 4.2.1 混凝土收缩的机理
• 4.2.2 混凝土徐变的机理
• 4.3 混凝土收缩徐变的计算公式
• 4.4 混凝土收缩徐变对跨中挠度的长期影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 梁体开裂对连续刚构桥挠度的影响
• 5.1 引言
• 5.2 梁体裂缝的分类
• 5.2.1 底板横向裂缝对跨中挠度的影响
• 5.2.2 腹板斜裂缝对挠度的影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 连续刚构桥跨中挠度控制对策研究
• 6.1 引言
• 6.2 设计控制
• 6.3 施工监控过程控制
• 6.4 监控结果分析
• 6.4.1 立模控制上
• 6.4.2 预应力孔道定位
• 6.4.3 加强对张拉设备、锚具、预应力钢筋的检查
• 6.4.4 严格执行张拉操作规程
• 6.4.5 滑丝、断丝的原因分析和处理方法
• 6.4.6 锚垫板破碎的原因分析和处理方法
• 6.5 施工控制
• 6.5.1 桥梁位移变形监测
• 6.5.2 主梁应力监测
• 6.5.3 大桥结构动力特性监测
• 6.5.4 桥梁的定期维护
• 6.6 运营管理上
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢