大跨径预应力混凝土梁桥挠度研究

摘要

随着科学技术和交通事业的发展，大跨度预应力连续梁(刚构)桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特优势在近年来得到了迅速崛起。但由于它出现较晚，其理论和经验还不是十分完善，在修建过程中也存在一些技术上的问题。国内大跨径预应力混凝土梁桥存在的主要病害是主梁跨中下挠过大和箱梁梁体裂缝，分析大跨径预应力混凝土梁桥挠度的影响因素，并研究如何控制主梁跨中下挠是十分有意义的。 在现代预应力混凝土结构中，预应力损失的大小和徐变的准确计算直接影响着结构的挠度，而对于多跨连续刚构桥，合龙顺序对成桥内力及结构后期变形的影响也不容忽视。因此本文第一步从混凝土徐变的角度出发，通过对徐变机理、影响徐变的各种因素、徐变理论及计算方法等的分析，阐述了它们对主梁下挠的影响。第二步再从预应力损失的角度，包括长束预应力、纵向和竖向预应力三个方面，探讨其对挠度的一些影响并得出相应结论。第三步再对不同的施工合龙顺序进行比较，分析其对主梁后期变形的影响。 然后对目前控制大跨径预应力混凝土梁桥挠度的普遍方法进行研究，包括短期挠度和长期挠度两个方面。长期变形的传统控制方法是设置预拱度，本文通过对预拱度设置方法的分析以及不同方法的比较，为成桥预拱度提供准确的设置方法；短期挠度则依靠对施工线形的监控来调整，而目前大跨径混凝土梁桥施工控制方法的理论都比较抽象，在实际过程中难于操作。本文结合平寨桥的实际监控经验摸索出更实用的线形控制方法，如采用回归分析方法确定挂篮变形挠度的真实值，利用相对高差法来避免施工荷载和温度荷载对立模的影响等。 最后为控制主梁跨中长期下挠提出新的方法，首先，采用顶板预应力控制跨中长期下挠，根据最大悬臂状态预应力弯矩与自重弯矩大致相等的原则，重新配置顶板束，将重配束后的内力、位移及顶板束用量与原设计作比较分析；其次，可以增加跨中底板束用量，增加专门用来减小长期下挠的后期束，本文分析了增加跨中底板束后应力及位移变化，比较了不同位置底板束控制跨中下挠的效率，研究后期束合理张拉时期；再次，对合龙预顶力进行优化，以改善结构内力和主梁的后期变形；提出临时斜拉索辅助合龙与重配预应力束相结合控制跨中长期下挠的设想，做到施工期间箱梁不下挠，则成桥以后长期收缩徐变变形都较小，从而实现对主梁跨中长期下挠进行有效控制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1大跨径预应力混凝土连续梁及刚构桥的发展与现状

1.2目前大跨径预应力混凝土梁桥存在的主要病害

1.3目前大跨径预应力混凝土梁桥挠度控制方法及不足

1.4本文主要研究内容

第二章混凝土收缩徐变对梁桥挠度影响

2.1概述

2.2混凝土徐变机理及主要影响因素

2.2.1混凝土徐变机理

2.2.2混凝土徐变影响因素

2.3混凝土徐变理论及计算方法

2.3.1徐变理论、加载龄期与徐变系数的关系

2.3.2徐变系数比较

2.3.3徐变计算模型的比较

2.4混凝土加载龄期和荷载对徐变挠度的影响

2.4.1加载龄期对徐变挠度的影响

2.4.2施工过程中挂篮重量对徐变挠度的影响

2.4.3超重对徐变挠度的影响

2.5汽车荷载长期效应对徐变挠度的影响

2.6本章小结

第三章预应力效应及合龙方式对挠度的影响

3.1概述

3.2长束预应力损失

3.2.1预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失

3.2.2参数u、k取值讨论

3.2.3模型计算分析

3.3纵向预应力损失对挠度的影响

3.3.1概述

3.3.2顶板悬臂施工束和底板预应力束的部分失效

3.3.3模型计算分析

3.4竖向预应力损失对挠度的影响

3.4.1概述

3.4.2竖向预应力对结构内力的影响

3.4.3竖向预应力损失及其影响

3.4.4竖向预应力对挠度的影响

3.4.5模型计算分析

3.5合龙方法对长期下挠的影响研究

3.6本章小结

第四章大跨径预应力砼梁桥挠度控制的传统方法研究

4.1概述

4.2平寨特大桥概况

4.3长期挠度控制研究及方法分析

4.3.1规范对预拱度设置的规定

4.3.2预应力的长期效应讨论

4.3.3设置成桥预拱度的经验曲线分配法

4.3.4合理预拱度的设置

4.4短期挠度控制方法

4.4.1挂篮变形挠度的计算

4.4.2预应力束张拉效应对短期挠度的影响

4.4.3施工临时荷载和温度的影响

4.4.4线形控制结果

4.5本章小结

第五章控制梁桥下挠的方法研究

5.1概述

5.2恒载弯矩平衡法

5.3顶板束控制跨中长期下挠

5.3.1顶板束控制跨中长期下挠依据

5.3.2重配顶板束研究

5.3.3重配顶板束后各项指标的对比分析

5.4底板后期束控制跨中长期下挠

5.4.1增加跨中底板束控制跨中长期下挠

5.4.2张拉不同位置底板束的比较

5.4.3张拉底板后期束时间的研究

5.4.4跨中底板后期束张拉数量的讨论

5.5优化合龙预顶力控制跨中下挠

5.5.1合龙预顶力的必要性

5.5.2预顶力优化计算

5.6临时斜拉索辅助合龙控制跨中下挠的设想

5.6.1斜拉索和塔柱的构造

5.6.2塔柱高度和索力的关系

5.6.3塔柱每侧拉索对数的讨论

5.6.4临时斜拉索和塔柱的设计

5.7本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录A