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大跨连续刚构桥箱梁底板裂缝分析及参数研究

韩志星  
【摘要】: 随着国家基础设施建设的快速发展,变截面预应力混凝土连续刚构桥以其结构刚度大、行车平顺性好、伸缩缝少和养护简单等特点,已成为公路建设中最主要的桥型之一。但随着预应力连续刚构桥的大量涌现,特别是大跨度预应力连续刚构桥的大量修建,亦暴露了一些问题。 对我国大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁病害进行调研,均存在不同程度的跨中下挠、腹板和底板开裂现象,劣化了大桥的运营状态。为此,在许多大跨径连续刚构的设计中都增大了中跨底板合拢钢束数量,希望能够改善跨中箱梁的上下缘应力和挠度过大问题。但有相当一部分桥梁在底板合拢钢束张拉后甚至尚未全部张拉完时就出现跨中底板混凝土向下崩出的问题。所以,对底板纵向裂缝产生原因、结构优化设计、横向应力改善措施的研究是很有必要的。 首先,本文对目前我国出现的连续刚构桥梁底崩裂病害情况进行调研,从结构设计、施工、管理及桥梁结构受力特性等方面深入分析了底板产生纵向裂缝的原因,并提出了相应的防治措施。 其次,底板曲线线型和底板厚度变化均对箱梁底板横向应力有一定的影响,本文结合工程实例,以底板抛物线次数和底板厚度为设计变量,其他设计变量在常规合理范围内不变,建立空间有限元模型,寻求底板横向应力变化规律,提出合理的抛物线指数和底板厚度范围,并研究增设底板矮肋、横向预应力的方法,改善底板横向应力分布,为类似工程的结构设计、维修加固提供参考。 最后,本文以紫阳汉江特大桥为工程背景,分别建立平面梁单元和空间实体有限元模型,进行结构在自重和预应力钢束荷载作用下的底板横向应力研究,并根据研究结论,给出了底板横向应力调整措施。


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