预应力悬浇桥梁线形影响因素和耐性应用研究

摘要

大跨度预应力桥梁线形变化将在其结构内部引起复杂的应力变化，这将使桥梁原有混凝土内部结构遭到破坏，对构件造成损伤。我国大跨度桥梁广泛采用悬臂浇筑施工法施工，悬臂法施工给桥梁结构带来不断变化的复杂应力和变形，诸多因素的变化影响着桥梁的预抛高，桥梁施工过程中的线形和应力控制难度也逐渐加大。在役混凝土桥梁钢筋锈蚀、混凝土碳化、裂缝扩展、跨中下挠等耐久性问题突出，桥梁钢筋锈蚀、混凝土开裂、离子侵蚀等影响耐久性的因素相互作用、相互促进，防治困难。桥梁结构构件损伤无法更换、出现病害无法修复、运营短暂便不得不拆毁重建等现象逐渐显现，花费了巨大的人力物力。因而，当前对大跨度预应力混凝土桥梁线形控制和耐久性设计研究十分必要且意义重大。
　　结合某大跨度预应力桥梁实际工程，从施工阶段和运营阶段两个方面应用有限元结构分析软件Midas-Civil模拟了个各影响因素在施工过程中对桥梁线形变化的影响，分析了钢筋锈蚀对桥梁受弯内力变化的作用，主要做了以下研究：
　　大部分混凝土徐变在1年左右即完成，3-5年及以后的时间内变化很小，因此，混凝土徐变对大跨度桥梁变形的影响主要在施工过程中和运营初期；预应力损失对桥梁挠度的影响模拟数值较小，但预应力损失易引起桥梁裂缝的出现与开展，降低桥梁整体刚度，对桥梁线形变化有持续不利影响；桥梁系统升温和系统降温对桥梁悬臂挠度影响值较大，温度梯度的影响相对较小。但温度梯度在混凝土内部引起复杂的应力变化，在混凝土内部结构易出现微裂缝，对大跨度桥梁耐久性的影响会逐渐显现；预应力钢束锈蚀率对大跨度桥梁受弯性能影响变化较大，在锈蚀率<5％时，桥梁跨中弯矩几乎不受影响；锈蚀率在5%-10%，弯矩值逐渐加大；锈蚀率>10%时，桥梁跨中弯矩迅速增加，增长较快；桥梁结构体系和局部细部构造是大跨度预应力桥梁耐久性的决定性因素，研究新的受力稳定结构体系、精细设计结构合理细部构造是提升大跨度预应力桥梁耐久性的最直接方法。大跨度桥梁耐久性抗裂设计、局部细部构造设计、耐久性防护措施均遵循使桥梁免遭不利因素直接影响的原则，即“以防为主”。

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1 绪 论

1.1 问题的提出

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 技术路线

2 大跨度预应力桥梁线形变化的影响因素分析

2.1混凝土徐变对桥梁挠度的影响

2.2 预应力损失对桥梁挠度的影响

2.3温度变化对桥梁挠度的影响

2.4本章小结

3 运营过程中影响耐久性因素分析研究

3.1钢筋锈蚀损伤机理和损伤模型

3.2影响钢筋锈蚀原因

3.3主要钢筋锈蚀模型

3.4预应力钢筋锈蚀对混凝土桥梁受力性能影响

3.5本章小结

4 影响桥梁线形因素与耐久性研究的工程应用

4.1 工程背景

4.2 桥梁悬臂浇筑建模与施工过程

4.3 各影响因素对桥梁施工过程中挠度值的影响

4.4 预应力钢筋锈蚀对大跨度桥梁内力的影响

4.5 本章小结

5 桥梁线形变化控制和耐久性设计

5.1 施工阶段线形控制

5.2 大跨度预应力桥梁耐久性结构设计

5.3 本章小结

6 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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