大跨PC连续箱梁桥长期下挠及开裂研究

摘要

近年来，大跨径预应力连续箱梁桥在我国得到了广泛应用。根据调查资料表明，大部分已建的连续梁桥在施工阶段及运营时期会出现跨中持续下挠和箱梁梁体损伤开裂等病害，这些病害会影响桥梁的正常使用性及安全性。对此，有必要深入分析病害的成因，并提出适当的建议和措施指导实际工程。
　　 本文以佛山华阳特大桥作为工程背景，广东省交通运输厅纵向科研项目一“基于使用性能的大跨度预应力混凝土连续梁桥设计及施工关键技术研究”项目为项目依托，通过理论推导及MIDAS有限元软件模拟，对连续梁下挠及开裂等病害进行分析，以下是主要研究内容:
　　 (1)通过查阅国内外大跨径连续梁桥的发展和研究现状，初步总结出连续梁桥常见病害的一般规律。
　　 (2)以佛山华阳桥为背景，利用MIDAS Civil对大跨径连续箱梁进行有限元模拟，分析全桥变形及应力状况，并采用不同的收缩徐变模式、不同的加载龄期来分析影响连续梁长期下挠的因素。
　　 (3)采用MIDAS Civil对华阳桥0＃块箱梁建立分层浇筑有限元模型，对其进行水化热分析，得出施工过程中水化热产生的温度及应力效应，对施工阶段箱梁开裂因素进行了探讨，并给出了一些施工建议。
　　 (4)概述了国内外钢纤维混凝土的发展状况，并将其引入到上述有限元模型里，分析对连续梁长期下挠以及施工水化热的影响。
　　 本文总结出控制裂缝与长期下挠的一些经验，为今后同类桥型的施工提出意见与指导。

目录

摘要

CONTENTS

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝病害综述

1．2．1 病害实例

1．2．2 箱梁裂缝的影响

1．3 本文的主要研究内容

第二章 大跨径预应力混凝土箱梁裂缝成因分析

2．1 荷载引起的裂缝

2．1．1 预应力混凝土箱梁腹板裂缝

2．1．2 预应力混凝土箱梁顶板裂缝

2．1．3 预应力混凝土箱梁底板裂缝

2．1．4 预应力混凝土箱梁横隔板裂缝

2．1．5 齿板及锚固区裂缝

2．2 变形作用引起的裂缝

2．2．1 温度变形引起的裂缝

2．2．2 收缩变形引起的裂缝

2．2．3 地基、基础变形引起的裂缝

2．3 其他作用引起的裂缝

2．3．1 材料劣化引起的裂缝

2．3．2 施工质量引起的裂缝

2．4 本章小结

第三章 大跨径连续箱梁开裂及下挠分析计算理论

3．1 混凝土收缩徐变基本理论

3．1．1 徐变系数的定义

3．1．2 混凝土收缩徐变的数学模型

3．1．3 混凝土徐变计算方法

3．2 热传导原理与计算方法

3．2．3 热传导方程

3．2．2 边界和初始条件

3．2．3 第三类边界条件的近似处理

3．2．4 混凝土表层模板或保温层的计算

3．3 水泥水化热原理

3．3．1 水泥水化热的机理

3．3．2 有关水泥水化热的计算

3．3．3 水泥水化热的影晌因素

3．4 温度分布及温度梯度

3．5 温度荷载的计算原理

3．6 分层浇筑给大体积混凝土带来的影响

3．7 本章小结

第四章 华阳特大桥开裂及下挠因素有限元分析

4．1 工程的基本概况

4．2 华阳特大桥有限元全桥初步分析

4．2．1 华阳特大桥主桥模型的建立

4．2．2 计算分析

4．2．3 收缩徐变对该桥挠度的影响

4．3 华阳特大桥0#块箱梁水化热分析

4．4 水化热分析计算模型及参数

4．4．1 计算参数

4．4．2 建立模型

4．4 有限元模型水化热计算分析及结果

4．4．1 关键点的选取

4．4．2 温度分析

4．4．3 应力分析

4．5 箱梁开裂因素在MIDAS中的体现

4．6 本章小结

第五章 钢纤维混凝土对连续箱梁下挠及开裂的影响

5．1 钢纤维混凝土的力学性能研究

5．1．1 国内外研究状况

5．1．2 钢纤维混凝土增强机理

5．1．3 钢纤维体积率对跨中下挠的影响

5．1．4 钢纤维混凝土的几个基本力学性质

5．2 钢纤维混凝土热力学研究

5．2．1 国内外研究状况

5．2．2 基于箱梁0#块的钢纤维混凝土热力学数值分析

5．2．3 钢纤维混凝土在MIDAS中的热力学参数

5．2．4 分析结果

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文

声明

致谢