大跨径小半径预应力混凝土连续弯箱梁桥力学性能研究

摘要

曲线梁桥通常是指在计轴线在平面上为曲线的梁桥，曲线梁桥的诞生是桥梁建设发展的必然结果。改革开放以来，曲线梁桥开始在我国沿海及众多发达城市大量涌现，在国家交通建设投入组建增大的背景下，曲线梁桥因其强大的通行能力及优美的视觉效果成为现今桥梁工程建设中的一个重要桥型。随着人们对曲线梁桥认识的加深、城市交通流的不断加大，工程师们希望能够进一步把曲线梁的跨径做大、曲率做大、承载能力做大、稳定性做高。 本文在现有条件下，依托实际工程，建立了大型室内小半径大跨径预应力曲线梁箱梁缩尺模型，其各项规模超出此前其他室内模型试验，模型共布置180余个测试点位，40余个加载工况，本文通过对曲线梁桥在自重配重荷载、活载影响线中心加载及偏心加载、整体升降温、梯度升降温作用及三向预应力荷载作用下，结构的支座反力、竖向及水平形变、各控制截面的应变及应力等效应进行测试，分析了试验现象产生的原因及机理。最后针对一些实验现象对实际工程提出了一些参考性建议，认为结构在横桥向设置超高值的基础上，仍应设置一定的横向预拱度，工程中最佳拆除支架的时间为高温季节昼间日光下. 在模型试验的支撑下，本文利用Midascivil有限元程序，建立了七自由度空间杆系模型、七自由度空间梁格模型及六自由度空间板单元模型。结合试验测试结果对小半径曲线梁在各荷载工况下弯扭效应进行了系统地对比分析，并对曲线梁主应力分布规律进行了进一步的阐述，论证了三向预应力对提高横向抗弯及竖向抗剪承载力的作用。验证了试验数据的可靠性及各有限元数值模型的精确程度。可对今后的模型试验研究提供参考依据，同时对工程上小半径曲线梁桥设计时计算模型的选取提供判别方法。

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