桥面整体化层与预制梁共同工作性能研究

摘要

装配式预应力混凝土箱梁在我国建设数量最多，在长期的工程实践中，设计、施工、管理和质监等工程建设各方都对这种结构给予了高度的重视，相关技术也已相当成熟，但相对而言，桥面整体化层这一“三角地带”却常常被人们忽视，设计方法和施工技术方面的研究也显得薄弱。工程实例已经说明，桥面整体化层的病害情况屡见不鲜，极大影响了桥梁承载力和安全运营。 传统装配式预应力混凝土箱梁结构设计和计算中不考虑整体化层与主体结构共同受力，因而忽略整体化层对结构受力性能的影响。随着桥面铺装技术的提高和新材料的应用，桥面整体化层的耐久性得到提高，整体化层与主梁的粘结性能加强，对多数桥梁而言整体化层参与结构受力，因而在结构计算时应考虑整体化层的叠合效应。 本文在预应力混凝土箱梁有限元分析研究和以往叠合梁试验研究的基础上，从理论上探讨了考虑整体化层影响下的预应力混凝土箱梁的受力性能，结合整桥静载试验研究和有限元分析，最终得出考虑整体化层影响的装配式预应力混凝土箱梁桥的实用计算方法，重点完成以下几个方面的研究内容： (1)整体化层对预应力混凝土箱梁受力性能影响的研究。研究了考虑整体化层作用下的预应力混凝土箱梁正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力以及预应力混凝土连续箱梁的受力性能及计算方法； (2)预制梁和整体化层界面抗剪承载力研究。通过数值计算结合以往试验回归分析得出了预制梁和整体化层结合面的抗剪承载力公式，利用解析分析方法，推导了荷载因素在预制梁和整体化层截面产生的剪力，为进一步研究和界面构造处理提供理论基础。 (3)工程应用研究。通过依托工程，设计不同的整体化层处理措施，通过荷载试验研究了整体化层与预制梁的共同工作性能以及处理效果，并根据研究结论，优化了整体化层的构造设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2研究概况

1.3本课题研究的意义和来源

1.4本文研究的主要目的和内容

第二章 考虑整体化层影响的预应力混凝土简支箱梁正截面受力性能与计算方法

2.1引言

2.2考虑整体化层影响的预应力箱梁正截面受力特征

2.2.1二阶段制造的受力特点

2.2.2受拉钢筋“应力超前”

2.2.3受压混凝土“应变滞后”

2.2.4荷载预应力

2.3考虑整体化层影响的预应力混凝土箱梁正截面承载力计算

2.3.1基本假定

2.3.2考虑整体化层影响的预应力混凝土箱梁正截面承载力简化计算方法

2.4理论值与试验值的比较

2.5小结

第三章考虑整体化层影响的预应力混凝土简支箱梁斜截面受力性能与计算方法

3.1引言

3.2整体化层影响下的预应力混凝土箱梁斜截面破坏形态和机理分析

3.3抗剪承载力分析的桁架模型以及桁架—拱模型

3.3.1桁架模型

3.3.2桁架-拱模型

3.3.3修正后的斜截面抗剪承载力公式

3.4理论值与有限元值的比较

3.5小结

第四章考虑整体化层影响的预应力混凝土连续箱梁的受力性能研究

4.1引言

4.2正截面受力性能研究和设计方法

4.2.1受力性能分析

4.2.2考虑整体化层影响下的预应力连续梁结构内力重分布与弯矩计算

4.2.3考虑整体化层影响的钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁正截面受弯承载力计算

4.2.4算例

4.2.5考虑整体化层影响的预应力混凝土连续梁正常使用极限状态计算

4.3考虑整体化层影响的预应力混凝土箱梁受弯全过程分析

4.3.1基本假定

4.3.2非线性材料模型及应力应变关系

4.3.3非线性分析计算方法

4.4小结

第五章整体化层与预制梁结合面抗剪研究

5.1引言

5.2整体化层与预制梁结合面破坏特点与抗剪机理分析

5.2.1整体化层与预制梁结合面破坏特点

5.2.2整体化层与预制梁结合面抗剪机理分析

5.3结合面受剪承载力计算(抗力因素)

5.3.1结合面抗剪强度影响因素与分析

5.3.2结合面抗剪承载力的计算

5.4结合面剪力的计算(荷载因素)

5.5结合面抗剪钢筋优化设计算例

5.6小结

第六章预应力混凝土连续箱梁整桥静载试验和有限元分析

6.1引言

6.2预应力混凝土箱梁桥成桥计算分析与试验

6.2.1试验桥概况

6.2.2有限元计算分析

6.2.3静载试验

6.2.4试验与计算结果对比分析

6.3小结

第七章整体化层的叠合作用在工程中的应用

7.1引言

7.2整体化层叠合效应在蓝商高速中的应用

7.2.1工程概况

7.2.2理论基础与方案设计

7.2.3施工要点

7.3整体化层叠合效应在桥梁加固中的应用

7.3.1理论基础

7.3.2加固设计

7.3.3施工要点

7.3.4加固方法的适用性

7.4小结

第八章 结论与建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢