宽箱多腹板箱梁桥横向效应及预应力张拉工艺研究

摘要

连续梁桥和连续刚构桥是大跨径混凝土桥梁中最常用的桥梁结构形式，但是已建成运营之后的连续梁桥和连续刚构桥往往会出现腹板开裂，跨中下挠等病害，其主要原因是预应力钢束预应力损失过大，导致桥梁结构实际应力状态与设计应力状态不吻合。桥梁结构预应力损失的大小与钢束形状，材料特性，张拉力等众多因素有关，又由于悬臂施工连续梁桥和连续刚构桥一般采用宽箱多腹板箱梁截面，截面宽度较大，腹板较多，横向效应显著，不同位置截面刚度不同，因此不同预应力钢束张拉顺序所产生的混凝土弹性压缩量差异较大，进而引起的混凝土弹性压缩预应力损失也有较大差异，因此如果钢束张拉顺序不合理，则会产生较大的预应力损失，对结构不利。
　　本文以内蒙古鄂尔多斯市某连续刚构桥为依托工程，利用有限元软件 MIDAS/FEA结合工程实测数据对结构进行分析计算，主要做了以下几方面的研究：
　　（1）查阅了相关资料，阐述了宽箱多腹板箱梁桥以及悬臂施工法的发展现状和未来发展趋势，宽箱多腹板箱梁桥所存在的主要问题，研究现状；阐述了宽箱多腹板箱形梁的受力分析方法，预应力张拉工艺以及预应力损失的基本理论；
　　（2）使用 MIDAS/FEA建立了依托工程连续刚构桥全桥实体有限元模型；实际工程施工过程中使用埋置式应变传感器对预应力张拉过程中混凝土应力值进行了采集；分析了宽箱多腹板箱梁的横向效应；
　　（3）分析了宽箱多腹板箱梁桥悬臂施工阶段预应力钢束的不同张拉顺序对各预应力钢束的预应力损失的影响；提出悬臂施工阶段宽箱多腹板箱梁桥预应力钢束最优张拉方案；分析了最优张拉方案张拉过程中混凝土箱梁应力变化情况并与应力实测值进行比较分析；
　　（4）分析了中跨合拢段不同预应力钢束张拉顺序对各钢束预应力损失以及中跨跨中挠度的影响；提出了宽箱多腹板箱梁桥中跨合拢段预应力钢束最优张拉方案；分析了最优张拉方案张拉过程中跨中合拢段混凝土应力变化情况。

目录

声明

第一章 绪论

1.1宽箱多腹板箱梁桥及悬臂施工法发展过程及发展趋势简介

1.2箱形梁的结构特点

1.3问题的提出

1.4研究现状

1.5本文研究内容

第二章 宽箱多腹板箱梁受力分析及预应力理论

2.1箱梁横向受力分析方法

2.2预应力张拉

2.3预应力损失理论

2.4本章小结

第三章 宽箱多腹板箱梁桥有限元模型的建立

3.1有限元基本理论

3.2有限元模型的建立

3.3箱梁应力实测

3.4宽箱多腹板箱梁桥横向效应分析

3.5本章小结

第四章 宽箱多腹板箱梁桥悬臂施工阶段预应力张拉工艺研究

4.1预应力钢筋张拉方案

4.2不同张拉方案预应力损失比较分析

4.3悬臂施工阶段预应力钢束最优张拉方案

4.4 按最优张拉方案张拉过程中结构应力分析

4.5本章小结

第五章 宽箱多腹板箱梁桥中跨合拢段预应力张拉工艺研究

5.1连续刚构桥悬臂施工法合拢顶推力的确定

5.2中跨合拢段不同布置位置钢束预应力损失对中跨跨中挠度的影响

5.3中跨合拢段预应力钢束张拉方案

5.4不同张拉方案下钢束预应力损失以及中跨跨中预拱度比较分析

5.5中跨合拢段施工过程中预应力钢束最优张拉方案

5.6按最优张拉方案张拉过程中结构应力分析

5.7本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢