城市宽箱梁桥力学行为分析及设计关键技术研究

摘要

预应力混凝土连续箱梁桥在结构性能上具备很多优点，如横向抗扭刚度大，变形小，线形平稳，行车舒服，制造工艺简易，造价合理，故在全国桥梁建设范围内得到了广泛采用与普遍推广。目前，大跨径梁式桥普遍采用长悬臂宽箱截面，以减轻自重和方便施工。现行桥梁设计中，一般采用杆系梁单元计算分析，没有进行空间仿真分析，导致混凝土箱梁在施工和运营过程中出现裂缝问题。本文以向阳河大桥为依托工程，采用建立精细化有限元分析模型的方法，重点进行宽箱梁桥力学行为分析及设计关键技术研究，内容包括了以下几个方面:
　　1、研究宽箱梁在不同作用（荷载）下（恒载、活载、温度变化、预应力作用）的空间受力情况及内力横向传递机制，研究发现箱梁顶板和底板靠近腹板区域承担的弯矩比例较大，建议在桥梁设计过程中应采取措施对该区域进行必要加强，特别是承受弯矩较大的控制截面。
　　2、研究宽箱梁在不同作用（荷载）下（恒载、活载、温度变化、预应力作用）的剪力滞效应，结果表明:向阳河特大桥宽箱梁的剪力滞效应较为显著，且支点截面超出规范值较多。
　　3、开展不同预应力索布置方式对宽箱梁变形与应力的影响及与箱梁结构及其受力状态的吻合性研究，包括以下三个方面:竖向预应力布置方式的影响研究、纵向预应力布置方式的影响研究、预应力张拉顺序的影响，结果表明:竖向预应力可以有效降低腹板内主拉应力大小，但竖向预应力钢筋较短，张拉过程预应力损失较大，建议采用二次张拉工艺。竖向预应力施工中，建议滞后1个节段张拉竖向钢束。
　　4、开展0号块空间应力分析，得出结论:0号块端部的过人洞倒角处出现了局部应力集中现象，主拉应力远远超出了混凝土抗拉强度，故在该位置处应配置足够的抗裂筋，同时还应该尽量将结构倒角和转折处做得圆顺平滑，避免尖角出现，使应力集中现象得以缓和。
　　5、开展合理化宽箱梁结构形式与钢筋构造形式的研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 宽箱梁桥空间受力特性研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 三维有限元理论和空间精细化分析模型的验证

2．1 三维有限元分析理论

2．1．1 有限元法简介

2．1．2 有限元基本理论

2．1．3 三维实体单元介绍

2．2 Midas FEA精细化空间分析模型验证

2．2．1 工程背景

2．2．2 Midas FEA计算模型

2．2．3 模型验证

2．3 本章小结

第三章 宽箱梁空间受力情况及内力横向分配研究

3．1 自重作用下宽箱梁空间效应分析

3．2 恒载与外荷载作用下内力横向分布

3．2．1 自重作用

3．2．2 自重与二期恒载同时作用

3．2．3 恒载与活载同时作用

3．3 荷载组合工况下内力横向分布

3．3．1 承载能力极限状况

3．3．2 正常使用极限状况

3．4 本章小结

第四章 宽箱梁剪力滞效应分析

4．1 引言

4．2 单一荷载工况下宽箱梁剪力滞效应

4．2．1 自重

4．2．2 车辆荷载

4．2．3 温度梯度

4．2．4 纵向预应力

4．3 荷载组合工况下宽箱梁剪力滞效应

4．3．1 承载能力极限状况

4．3．2 正常使用极限状况

4．4 公路桥规中箱梁翼板有效宽度的讨论

4．5 本章小结

第五章 预应力钢束布置方式对宽箱梁受力影响

5．1 竖向预应力钢束布置方案

5．1．1 竖向预应力钢束的作用

5．1．2 竖向钢束布置间距

5．1．3 竖向钢束张拉顺序

5．2 纵向钢束布置方案

5．3 本章小结

第六章 0号块空间应力分析

6．1 引言

6．2 单一荷载工况

6．2．1 自重

6．2．2 二期恒载

6．2．3 车辆荷载

6．2．4 梯度温度

6．2．5 纵向预应力

6．3 荷载组合工况

6．3．1 自重+二期恒载共同作用

6．3．2 恒载+活载共同作用

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 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