大跨度PC连续刚构桥上部结构设计参数分析

摘要

随着高速公路交通的迅速发展，国内外修建了很多大跨径预应力混凝土连续刚构桥，而连续刚构桥梁是应用广泛、争议较多、设计参数复杂的桥梁体系，也暴露出一些问题，其中裂缝、下挠等问题尤为突出。在资料的收集和分析基础上，借鉴已建成的实桥资料，本文对大跨径预应力混凝土连续梁（刚构）桥的上部结构设计参数进行了分析研究。
　　首先对国内外连续梁（刚构）桥上部结构设计参数（边中跨比、箱梁高度、箱梁下缘曲线、箱梁底板厚度、底板厚度曲线、腹板厚度参数等）做了统计，分析了这些参数的一般取值范围。
　　本文针对连续刚构桥结构受力特点，在资料收集和分析的基础上，借鉴实桥资料和最新的研究成果，结合广东广珠西线高速公路上永胜特大桥为工程背景，分别对连续刚构桥的边中跨比值、箱梁高度、箱梁下缘曲线、箱梁底板厚度、底板厚度曲线、腹板厚度等问题，通过设置不同的参数，运用专业软件R＆Bsoft建立桥梁模型，着重从连续刚构桥的内力与应力分析出发，以期得出其中的内力与应力分布规律，从而得出对刚构桥主梁设计参数优化的有益结论。
　　国内已建的大跨度连续刚构桥的边中跨比值分布于0.499～0.762之间，其平均值为0.5642;连续刚构桥的H支/L分布于0.05～0.06之间，国外桥梁H支/L参数比国内偏小;箱梁跨中高跨比H中/L大致分布于0.0136～0.031之间，国外桥梁H中/L参数比国内偏大;箱梁下缘曲线的幂次取值在1.6～2.0次之间，以2次幂居多;箱梁根部最大底板厚跨比Hmax/L集中在1/133～1/170之间;连续箱梁桥（最大跨径60m以上）墩上腹板厚度参数K1随桥梁最大跨径的增大而逐渐增大;跨中腹板厚度参数K2随梁桥最大跨径的增大而减小。
　　通过建立桥梁模型分析表明:大跨径PC连续刚构桥适合采用的边中跨比值区间为0.5825～0.6311之间;在合理范围内连续刚构桥的H支/L取值宜偏小，而跨中高跨比H中/L宜偏大;箱梁下缘曲线的幂次取值在1.7～1.8次之间为宜;箱梁根部最大底板厚跨比Hmax/L要在合理取值范围内取小值;截面腹板受压主应力与底板曲线幂次数成正比，受拉主应力与底板曲线幂次数成反比;当底板厚度曲线次数为2时，连续刚构（梁）桥底板各处的预应力束的径向力最为均匀;腹板厚度参数宜按照英国水泥和混凝土协会提出的两个关于预应力混凝土连续梁最大跨径的最佳横截面几何参数。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 大跨度PC连续刚构桥的发展概况

1．2 大跨度PC连续刚构桥存在的问题

1．3 本文的主要研究工作

第二章 PC连续刚构桥边中跨比值研究

2．1 现有PC连续刚构桥边中跨比值分析

2．2 结构模型

2．2．1 结构体系

2．2．2 主要材料特性

2．2．3 计算模型参数取值

2．3 边中跨比取值对桥墩身反力与内力的影响

2．3．1 边中跨比值对边墩反力影响

2．3．2 边中跨比值对双肢薄壁墩内力影响

2．4 边中跨比取值对边跨主梁应力的影响

2．4．1 边中跨比值与边跨主梁上下缘应力关系

2．4．2 边中跨比值对边跨主梁腹板主应力的影响

2．5 本章小结

第三章 刚构桥高跨比值与箱梁下缘曲线合理选取

3．1 现有PC连续刚构桥高跨比值分析

3．1．1 现有箱梁根部高跨比研究

3．1．2 现有箱梁跨中高跨比研究

3．2 刚构桥高跨比与主梁截面应力

3．2．1 实桥验证(腹板主应力)

3．2．2 实桥验证(截面上下缘应力)

3．3 现有PC连续刚构箱梁下缘曲线参数分析

3．4 曲线幂次对截面应力的影响

3．4．1 结构模型

3．4．2 计算结果分析

3．5 小结

第四章 大跨度连续刚构桥底板厚度取值

4．1 现有PC连续刚构桥底板厚度参数分析

4．2 主梁底板厚度与截面主应力

4．2．1 结构模型

4．2．2 计算结果分析

4．3 主梁底板厚度曲线与主应力关系

4．3．1 结构模型

4．3．2 计算结果分析

4．3．3 底板曲线与底板预应力筋的径向力

4．4 小结

第五章 大跨度连续刚构桥腹板厚度取值

5．1 现有PC连续刚构桥腹板厚度参数分析

5．2 腹板厚度与截面主拉应力的关系

5．2．1 实桥验证

5．3 本章小结

第六章 论与展望

6．1 本文的主要工作和成果

6．2 有待进一步完善的工作

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表论文目录与科研)