高墩大跨混凝土连续刚构桥下挠与开裂成因分析及加固研究

摘要

高墩大跨径混凝土连续刚构桥是目前我国运用较为广泛和成熟的桥型之一。近年来由于超载车辆的不断出现和交通流量的增长，致使该类桥型出现了不同程度的病害，目前常见两大类主要病害，一是跨中下挠较大，二是梁体开裂严重，直接影响桥梁结构使用功能和结构安全性及耐久性，急需对其病害影响进行评定，开展相应的加固技术研究。 本文在查阅国内外相关文献基础上，结合已有的研究成果，对高墩大跨径连续刚构桥的常见病害及其影响进行了归纳总结，从设计、施工及其后期运营等方面对跨中下挠过大和箱梁开裂严重的病害成因进行了分析。 以某三跨连续刚构实桥为工程依托，根据实桥病害现场调查成果，利用GQJS桥梁专用程序和MIDAS程序建立了该桥的平面杆系分析模型和空间实体分析模型，对现状结构进行了分析，并与原设计结构进行了对比。根据数值模拟分析成果，研究了两种加固方案，进行了加固效果的数值计算，推荐了受力更为合理的优先方案，并进行依托工程实施。 经加固后的桥梁静、动载试验表明：对高墩大跨径连续刚构桥加固设计采用体外预应力钢束，通过设置转向块来适应预应力钢束转向，使桥梁受力明确、安全，对抑制跨中下挠，改善主梁支点及跨中应力状况，起到明显的作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1大跨径预应力连续刚构桥的特点及发展状况

1.2大跨径预应力连续刚构桥病害综述

1.3本文的主要工作及研究内容

第二章预应力连续刚构桥的有限元计算分析

2.1连续刚构有限元分析方法

2.1.1平面有限元分析方法

2.1.2空间有限元分析方法

2.2连续刚构桥仿真分析软件介绍

2.3本章小结

第三章预应力连续刚构桥下挠及开裂成因分析及预防对策

3.1跨中下挠

3.1.1成因分析

3.1.2预防对策

3.2梁体开裂

3.2.1成因分析

3.2.2预防对策

3.3本章小结

第四章大跨径连续刚构桥病害实例

4.1桥梁概况

4.2桥梁检测结论

4.3加固前桥梁状况计算分析

4.3.1计算程序及计算荷载

4.3.2整体分析计算模型

4.3.3受力阶段划分

4.3.4施工阶段应力状况

4.3.5运营阶段计算

4.3.6承载能力极限状态

4.3.7变形计算

4.3.8齿板计算分析

4.3.9 0号块计算分析

4.3.10计算结论

4.4病害成因分析

4.4.1主跨跨中下挠

4.4.2主跨跨中箱梁底板裂缝

4.4.3箱梁顶板裂缝

4.4.4腹板斜向裂缝

4.5本章小结

第五章大跨径连续刚构桥加固方案设计

5.1常用加固处理方法

5.1.1体外预应力加固法

5.1.2增大截面加固法

5.1.3粘贴钢板加固法

5.1.4粘贴纤维复合材料加固法

5.2加固设计计算遵循的基本假定

5.3加固设计目标的确定

5.4加固方案设计

5.4.1增设体外纵向预应力钢束

5.4.2箱体裂缝处理

5.4.3主桥桥面漏水

5.4.4压管漏浆处理

5.5方案比较

5.6加固效果计算

5.6.1正常使用极限状态

5.6.2承载能力极限状态

5.6.3变形

5.6.4转向块局部分析

5.7加固前后验算结果比较

5.8本章小结

第六章加固后桥梁荷载试验

6.1静载试验

6.1.1试验项目

6.1.2测试截面的确定

6.1.3试验测点布置

6.1.4试验荷载及其布置

6.1.5试验仪器

6.1.6静载试验结果及分析

6.2动载试验

6.2.1试验项目

6.2.2测试截面及测点布置

6.2.3试验荷载

6.2.4试验仪器

6.2.5动载试验结果及其分析

6.2.6动力特性试验结果及其分析

6.3结构性能评定

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致谢