先简支后结构连续梁桥徐变上拱对行车舒适性影响研究

摘要

先简支后结构连续梁桥具有施工速度快、模板化制作、成品梁质量高、行车舒适性好等优点，目前在山区高速公路中小跨度梁式桥中被广泛采用。众所周知，中小跨度梁式桥活横载比较大，在预应力的作用下易产生较大的反拱。混凝土的徐变，对反拱有两方面的作用，一方面引起预应力损失使反拱得以减小;另一方面使构件混凝土截面应变增加，从而加大了负曲率，因此反拱增大。一般来说，后一项是主要的，以致尽管预应力减小，反拱却在不断增加。桥面上拱度过大将显著降低司乘人员的行车舒适性。对于行车舒适性的影响国内外专家在铁路方面作了较多的研究，而在公路方面研究较少。随着我国高速公路里程的增加和轿车家庭化趋势发展，国民乘坐汽车出行比例愈来愈高，高速行车的舒适性将受到司乘人员愈来愈多的关注。山区高速公路中桥梁占路线长度的比例高且绝大数为中小跨径预应力混凝土桥梁，其行车舒适性研究必将得到更多的重视。
　　本文针对先简支后结构连续梁桥开展了混凝土徐变效应分析与计算、车桥耦合动力分析与计算、高速行车舒适性分析与评价、混凝土后期徐变上拱限值计算，从设计和施工两方面提出了控制混凝土徐变上拱度具体措施等系列研究，内容系统性强。首先从理论上给出了先简支后连续梁桥徐变计算公式，通过工程实例计算先简支后结构连续梁桥徐变效应发现混凝土徐变变形主要产生在简支梁预制存梁阶段，其徐变变形完成徐变总变形《先期徐变变形+后期徐变变形）的81％。其次介绍了动力反应数值解法，建立了车桥耦合振动方程，提出采用Newmark法求解动力反应方程，大大简化了计算且数值结果精度能满足工程实际要求。以加速度振动均方值作为行车舒适性的评价指标，得到了不同跨度、不同跨数、不同行车速度下的混凝土后期徐变上拱限值。最后为改善徐变过度上拱所形成的波浪形桥面，提出对于新建桥梁，应提倡采用部分预应力和精细化设计，降低预应力度，优化预应力束布置;对于预制梁拱度对桥面铺装厚度的影响，在常用跨度和跨数组合范围内，可采用减小跨中铺装厚度、加大墩顶铺装厚度的方法予以改善。
　　综上所述，本文研究成果对于预防先简支后结构连续梁桥出现徐变上拱引起高速行车舒适性问题，以及降低维护成本有重要理论和实用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 先简支后结构连续梁桥研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 行车舒适性研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究的背景及意义

1．5 本论文的主要工作

第二章 先简支后结构连续梁桥徐变效应分析

2．1 混凝土徐变系数表达式

2．2 混凝土徐变计算理论

2．3 混凝土徐变计算公式

2．3．1 预制简支梁徐变计算公式

2．3．2 简支转结构连续后徐变计算公式

2．4 Midas／civil有限元方法计算原理

2．4．1 徐变参数的计算

2．4．2 徐变的计算方法

2．5 工程实例

2．6 本章小结

第三章 车桥耦合振动方程及数值计算方法

3．1 振动方程的建立

3．2 动力反应的数值解法

3．2．1 中心差分法

3．2．2 NewmarK法

3．2．3 Wilson法

3．2．4 动力反应数值计算方法确定

3．3 本章小结

第四章 先简支后结构连续梁桥徐变上拱限值

4．1 行车舒适性评价方法

4．2 行车舒适性分析

4．3 先简支后结构连续梁桥后期徐变上拱限值

4．4 本章小结

第五章 先简支后结构连续梁桥徐变上拱度的控制措施

5．1 改进预制梁设计

5．1．1 设计步骤

5．1．2 实例分析

5．2 改进施工工艺

5．3 拱度影响桥面铺装层的解决方法

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及参加的实践科研项目