预应力连续刚构桥底板崩裂成因及对结构影响的研究

摘要

连续刚构桥作为现阶段在我国交通设施中贡献重要力量的一种桥型，在桥梁最初建好的时候屡屡发生底板裂缝、保护层脱落、下拱，甚至崩裂、层离拉裂等病害，引起了广大桥梁工作者和专家的注意。对于这些多发的底板病害事故，首先对成因还没有完善的分析和总结，因此在设计时的针对工作难以下手。其次出现事故后的修补措施缺乏理论依据，给桥梁按时通车带来麻烦。
　　 本文通过大量参考文献资料，归纳总结出连续刚构桥底板病害的四大空间效应影响因素，主要是底板束竖向径向力、纵向预应力、泊松效应和钢束平弯径向力。重新推导了底板束竖向径向力集度的计算公式。着重分析了底板径向力的作用机理，经比较发现小于2次的底板曲线在跨中位置形成的径向集中力并不是无穷大。将前述四大空间效应影响因素分为5个工况组合，经有限元数值计算证明前两者系主要原因，后两者次要。在分析中发现起破坏效果的主要是底板横向应力，最大拉应力数值达到了4～5MPa，底板竖向应力在径向力作用下虽然有受拉增大的趋势，但是绝对值较小，非底板崩裂的直接原因。利用新的模拟预应力荷载的有限元模型，可以实现自动施加底板径向力的目的。利用单元杀死和激活技术按底板张拉施工阶段进行了分析，发现在张拉过程中底板跨中和L/4位置出现了较大的横向拉应力，竖向也出现了拉应力。总结了底板病害在施工、设计方面的影响因素，并针对性的给出了相应对策。给出了有代表性的两个底板修补实例，给桥梁工作者提供了参考。