曲线梁桥荷载效应的空间分析与关键问题研究

【摘要】： 随着高速公路和城市立交的兴建和发展,社会对交通设施的要求也越来越高,曲线梁桥的应用日趋广泛,随着曲线梁桥的广泛应用,对曲线梁桥设计、施工等理论和实践研究也越来越多,人们十分关注曲线梁桥的受力特点、计算理论和分析方法。然而在工程实际中,一些混凝土曲线梁桥在施工和使用期间就不同程度的存在开裂现象,严重影响到桥梁的使用功能。曲线梁桥的裂缝问题既有设计不合理也有施工措施不当等造成的原因,还有长期超载运营导致的因素。但是由于曲线梁桥中存在弯扭耦合、预应力束引起的空间效应等许多因素,使得其在荷载作用下的应力特性十分复杂,不能简单地按照直梁的计算方法进行计算分析。因此,准确地把握曲线梁桥的空间受力和变形特性对曲线梁桥的建设、运营及进一步发展都具有重要的意义。 本文在前人研究的基础上,采用实体有限元方法对其荷载效应的空间应力特性进行计算分析,并针对其中的一些关键问题展开探讨: (1)在对预应力曲线梁桥进行计算分析的基础上,针对曲线T梁与曲线箱梁两种不同的截面型式,考虑曲线梁各阶段的受力特点以及曲率因素的影响,分别对成桥阶段的自重预应力效应以及运营阶段的活载效应进行研究,提出两种截面类型推荐的适用范围及“以直代曲”判别条件。 (2)针对预应力引起的曲线梁桥空间效应,对曲线梁桥成桥阶段空间效应、张拉顺序对预应力空间效应的影响及横截面应力分布特性进行研究。 (3)以一座先简支后连续混凝土曲线梁桥荷载试验项目为背景,通过成桥实验研究项目开展曲线梁桥荷载效应的空间计算。同时对负弯矩预应力束合理布置及预应力侧向崩塌效应进行研究,提出合理的预应力布置措施与处理办法,并给出预应力束侧向崩塌导致混凝土冲切破坏验算公式及计算步骤,为工程设计人员提供参考。