先简支后结构连续梁桥设计及施工技术研究

摘要

高速公路的迅速发展使得桥梁的数量急剧增加，而高速行车则要求桥梁具有较好的连续性能。在高等级公路桥梁中，多孔中等跨径(25～50米左右)的桥梁占很大的比重，桥面连续的简支梁结构体系由于存在桥面容易开裂等缺点而在与连续梁结构体系的竞争中常常处于下风。现浇连续梁的施工复杂、费工费时，因此，人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来，用梁(板)批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度，以省去繁琐的支模工序，由此产生了将整跨梁(板)预制、架设就位(简支梁状态)后在墩顶浇注混凝土并张拉预应力使之连续的“先简支后连续”施工方法。 然而，由于先简支后结构连续体系自提出到被广泛采用的时间很短，对其结构设计、施工工艺及性能未经过系统研究，从目前来看，桥梁工程科学技术研究更多地是针对于大跨径的桥梁，对中小跨径桥梁重视不够。事实上，中小跨径在桥梁所占绝大多数，对它们的设计施工、质量控制、养护管理不容忽视。 本文针对国内对先简支后结构连续梁桥的研究普遍缺乏深度这一现状，以重庆高速公路上的先简支后结构连续梁桥为工程背景，分析了该体系在设计和施工中存在的问题，并运用大型有限元软件Midas、ANSYS对目前先简支后结构连续体系中存在的一些有争议的问题，如合理连续跨数、合理支承方式、二次预应力纵向张拉顺序、二次预应力施加在横向整体化前和后对负弯矩区压应力的影响、二次预应力锚固位置及锚固区压应力情况及力学行为进行了细致的模拟分析和研究，并得出了一些具有重要工程意义的结论：当连续跨数在5跨以上(5～7跨)时，其受力与5跨相近，其值介于3跨连续与4跨连续之间；双支座能减小跨中正弯矩，削弱墩顶负弯矩峰值，受支座沉降影响远大于单支座；湿接头浇注方式和二次预应力张拉顺序对负弯矩区压应力几乎没有影响；二次预应力锚固在预制梁顶面对结构锚固区的受力有利；二次预应力施加在横向整体化前、后对负弯矩区压应力几乎没有影响；二次预应力筋锚固在预制梁顶面对结构锚固区产生的压应力较小；混凝土的收缩徐变对先简支后结构连续梁桥的影响一般较小等。 此外，对先简支后结构连续梁桥的设计技术要求和施工工艺及控制亦进行了研究。最后指出了下一步工作的研究重点和方向。 随着对先简支后结构连续体系研究工作的深入开展，必定会为该类结构体系的进一步应用提供更加丰富的理论成果，从而产生更大的经济效益和社会效益。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1论文的选题背景

1.2先简支后结构连续梁桥研究状况

1.3本论文的主要工作

1.4本章小结

第二章先简支后结构连续梁桥基本形式

2.1先简支后结构连续梁桥定义

2.2先简支后结构连续梁桥的特点

2.3先简支后结构连续梁桥的基本形式

2.4本章小结

第三章先简支后结构连续梁桥的基本分析理论

3.1概述

3.2结构分析的有限元法原理

3.3次内力分析理论

3.4本章小结

第四章先简支后结构连续梁桥设计和施工中存在的问题

4.1概述

4.2各单位设计形式比较

4.3先简支后结构连续梁桥设计中存在的问题

4.4先简支后结构连续梁桥施工中存在的问题

4.5本章小结

第五章先简支后结构连续梁桥有限元分析

5.1概述

5.2结构受力特性分析

5.3合理连续跨数研究

5.4合理支承方式研究

5.5二次预应力纵向张拉顺序研究

5.6二次预应力施加在横向整体化前、后对墩顶负弯矩区压应力影响

5.7二次预应力锚固位置及锚固区压应力分析

5.8力学行为分析

5.9本章小结

第六章先简支后结构连续梁桥设计技术要求和施工工艺及控制

6.1概述

6.2设计技术要求

6.3施工工艺

6.4施工控制

6.5本章小结

第七章结论及展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文及参加的科研项目