大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋曲線底板破壞機(jī)理研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋施工方便、跨越能力強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)、造價經(jīng)濟(jì)等多方面的優(yōu)勢，在100～300m跨徑中廣泛使用。但經(jīng)過近30年的工程實(shí)踐，連續(xù)梁(剛構(gòu))橋在使用中的各種問題不斷暴露出來，如梁體裂縫、主梁過大變形等。為減小橋梁變形、控制裂縫發(fā)生，設(shè)計(jì)中常需在變高度連續(xù)箱梁中跨曲線底板內(nèi)施加足夠的縱向預(yù)加應(yīng)力，目前常用的解決辦法之一是采用大量的大噸位預(yù)應(yīng)力束。這種情況下，箱梁底板將處于高開孔率、高預(yù)應(yīng)力狀態(tài)，在近幾年預(yù)應(yīng)力混凝土箱形

2、連續(xù)梁(剛構(gòu))橋施工中，經(jīng)常出現(xiàn)箱梁底板在合龍束張拉過程中發(fā)生沿底板孔道上下層混凝土整體破壞的工程事故。
　　 工程界、學(xué)術(shù)界對該類型破壞已進(jìn)行了長期、大量的事故原因分析，但研究成果大都停留在定性分析層面，并未明確提出控制該類型事故的有效方法。近兩年來箱梁底板崩裂現(xiàn)象的持續(xù)頻發(fā)，再次引起了工程界的重視，同時也說明目前還沒有認(rèn)識到底板崩裂的真正成因。為此，本文在精細(xì)化有限元分析的基礎(chǔ)上，首次利用基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究方法進(jìn)行變高度箱梁底板

3、的破壞機(jī)理研究，明確了導(dǎo)致該類型事故的關(guān)鍵因素，完善了單箱單室截面箱梁底板設(shè)計(jì)方法。主要完成了以下幾個方面的工作：
　　 (1)對變高度混凝土箱梁曲線底板破壞的事故特點(diǎn)以及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研分析，并總結(jié)了我國橋梁規(guī)范在變高度單箱單室箱梁橋設(shè)計(jì)中的不足。同時，確定了子模型方法和單元生死技術(shù)作為鋼筋混凝土曲線板構(gòu)件開裂分析的建模分析方法。
　　 (2)運(yùn)用大型空間有限元程序ANSYS的非線性計(jì)算功能，對某典型破壞事故進(jìn)行考慮

4、材料非線性的箱梁底板破壞機(jī)理精細(xì)化數(shù)值分析，重現(xiàn)了破壞全過程。并根據(jù)箱梁底板在施工過程中所處狀態(tài)和受力特點(diǎn)，分析了底板裂縫出現(xiàn)的機(jī)理、破壞路徑以及底板不同類型普通鋼筋的作用機(jī)理。
　　 (3)結(jié)合變高度混凝土箱梁曲線底板開孔率大、高預(yù)應(yīng)力的特點(diǎn)，開展其力學(xué)性能的基礎(chǔ)性試驗(yàn)研究，真實(shí)模擬曲線底板的空間受力狀態(tài)。通過多組參數(shù)對比試驗(yàn)分析，明確了高開孔率混凝土底板在高應(yīng)力狀態(tài)下裂縫產(chǎn)生、發(fā)展的機(jī)理，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善有限元分析中對箱梁底

5、板破壞機(jī)理及普通鋼筋尤其是豎向拉筋作用機(jī)理的認(rèn)識。
　　 (4)從設(shè)計(jì)和施工角度，對影響變高度混凝土箱梁曲線底板受力性能的關(guān)鍵因素進(jìn)行參數(shù)化分析，如箱梁底板梁底線形、預(yù)壓應(yīng)力水平、底板寬度、拉筋配置水平、孔道凈距、孔道定位誤差、合龍高差等，以獲得對底板受力較為敏感的因素，從而為優(yōu)化箱梁底板設(shè)計(jì)方法和關(guān)鍵施工誤差控制要求的確定提供依據(jù)。
　　 (5)結(jié)合現(xiàn)有橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范對箱梁截面設(shè)計(jì)的規(guī)定，從箱梁整體受力和底板局部受力兩個