空心板梁桥典型病害成因分析及防治对策研究

摘要

装配式空心板梁桥因具有结构简单、受力明确、自重较轻、用材经济、施工方便和可大批量工厂化集中预制等诸多优点在中小跨径桥梁中得到广泛应用。然而近些年来，随着我国经济和交通运输的高速发展，在多种不利因素的作用和影响下，在役和新建空心板梁桥普遍出现病害。高速公路桥梁病害的调研结果表明由于空心板梁桥设计和施工环节存在的固有缺陷，在不断增加的交通量和车辆荷载、材料自身特性以及自然环境等因素共同作用下，空心板梁桥底板纵向裂缝和铰缝破坏现象十分突出和典型。空心板梁桥典型病害的出现不但严重影响了行车的舒适性和安全性，而且也降低了桥梁结构的承载力和耐久性。
　　 本文首先对在役空心板梁桥的病害进行调研，在此基础上总结和归纳了空心板梁桥底板纵向裂缝和铰缝破坏的一般特征，并从设计、施工以及运营等多个方面对典型病害成因机理进行了深入分析和详实阐述。
　　 其次，借助采用大型通用有限元分析软件ANSYS建立10m跨径空心板梁桥仿真有限元模型进行受力分析。主要内容如下：
　　 1、装配式空心板梁桥荷载横向分布计算方法和不同跨径板梁桥荷载横向分布变化规律研究：
　　 2、装配式空心板梁桥不同阶段（预制、成桥和使用阶段）底板和铰缝受力性能分析；
　　 3、装配式空心板梁桥底板和铰缝受力性能的若干影响因素分析和探讨；
　　 4、装配式空心板梁桥动力特性的分析研究。
　　 再次，以铰接板理论为基础并结合空心板梁桥有损有限元模型，分别从静力学和动力学方面分析了典型病害对空心板梁桥结构受力性能的影响。此外，还阐述了典型病害对空心板梁桥结构耐久性的影响。
　　 最后，文章探讨了空心板粱桥典型病害的预防和处治对策。从空心板梁桥设计和施工的角度出发提出了针对典型病害的若干预防措施，总结了空心板梁桥不同的维修加固方法并根据桥梁加固的基本原则对上述方法进行比较和筛选，然后提出了针对在役空心板梁桥典型病害的经济、实用、有效的维修加固方法，文章最后详细深入地阐述了典型病害维修加固施工工艺和流程。
　　 希望通过本课题的研究，可以为空心板梁桥的设计、施工、日常养护管理以及典型病害的维修加固工作提供有益的借鉴。