钢—混组合桥面连续构造的设计理论与试验研究

发布时间：2019-09-19 16:51

【摘要】：桥面连续简支梁桥具有结构形式简单、受力明确及施工方便等特点,同时使桥面达到无缝状态、避免桥面伸缩缝所引起的桥梁病害和高额的维护费用,因此在中小跨径桥梁中得到了广泛应用。但现有桥面连续结构在设计上还存在一些不完善的地方,桥面连续破坏问题日益严重,影响桥梁结构的安全性和耐久性。本文以简支梁桥桥面连续为对象,提出了简支梁桥桥面连续在各工况下的受力计算模型,通过理论研究与实测分析探讨了现有桥面连续的破坏机理;提出了两种钢-混凝土组合式桥面连续构造,通过理论推导和精细化有限元仿真计算分析了钢-混凝土组合式桥面连续的变形和受力特点,通过桥面连续足尺模型试验和桥面连续实桥荷载试验验证了两种钢-混凝土组合式桥面连续构造防止开裂的有效性;通过疲劳试验探究了钢-混凝土组合式桥面连续的疲劳寿命及超载对疲劳寿命的影响。本文所提出的钢-混凝土组合式桥面连续可有效解决桥面连续表面混凝土的开裂病害,研究成果对桥面连续简支梁桥的结构设计、维护改造以及在无缝桥梁中的推广具有理论参考意义和工程应用价值。本文主要工作如下:1、系统总结了桥面连续构造的国内外研究和现状;2、建立理论计算模型,推导了汽车荷载、温度梯度和不均匀沉降等荷载作用下简支梁桥桥面连续构造的变形和受力公式,并利用有限元仿真对理论模型进行了验证;3、通过理论推导和有限元仿真对桥面连续的破坏因素进行了定量分析,得出了引起桥面连续破坏的主要因素和改善措施;4、提出了三向弹簧约束计算模型以考虑简支梁桥支座约束效应,并采用该模型分析了桥梁支座和桥面连续刚度对简支梁桥梁端变形的影响;5、在改善钢-混凝土组合拱型桥面连续的基础上提出了平板型桥面连续构造,通过理论推导分析了两种桥面连续构造的受力和变形机理,并详细介绍了设计计算方法和施工步骤;6、通过足尺模型试验,探究了钢-混凝土组合拱型桥面连续和平板型桥面连续构造的受力特点,验证了两种桥面连续构造防止混凝土开裂的有效性;7、通过实桥荷载试验和数值仿真分析,验证了两种桥面连续在实际桥梁中防止桥面连续破坏的有效性以及钢-混凝土组合式桥面连续在斜桥、空心板梁桥和T梁桥中的适用性;8、通过足尺模型疲劳试验,探讨拱型桥面连续的疲劳寿命、极限承载力和破坏特性,验证了拱型桥面连续在多种疲劳荷载工况下的可靠性。9、通过足尺模型疲劳试验,分析了超载以及初始损伤对拱型桥面连续疲劳寿命和结构刚度的影响。10、总结和展望。
【图文】：

渡墩或者桥台部分设置一个或几个伸缩缝，这样大大减少了全桥跨径内的伸缩缝逡逑数量，，而保留了连续梁桥桥面平顺、行车平稳的特点，在受力形式上，主梁又保逡逑持了简支梁挢静定结构受力特点。图１为３跨１联的桥面连续简支梁桥示意图。逡逑桥梁伸缩缝逡逑桥面连续逦桥面连续逡逑图１．２桥面连续简支梁桥逡逑因施工快捷、造价低廉、受力明确并具有较好的行车平顺性，国内外大量中逡逑小跨径桥梁均采用了主梁简支、桥面连续的构造形式［＇邋１９８２年通车的英国萨福逡逑克郡（ＳｕｆｆｏｌｋＣｏｕｎｔｙ）全长１２８７ｍ的奥温尔桥（Ｏｒｗｅｌｌ邋Ｂｒｉｄｇｅ），引桥为桥面连逡逑续简支梁桥，仅在桥台处设置了大位移伸缩缝［１３１。中国从２０世纪９０年代开始采逡逑用桥面连续构造，１９９９年建成的郑州黄河公路大桥采用了邋５孔５０ｍ—联和６孔逡逑４０ｍ邋—联的桥面连续形式丨｜４１。逡逑１．２现有桥面连续构造形式逡逑目前我国大量的空心板梁、Ｔ梁和小箱梁等中小跨径桥梁都采用桥面连续形逡逑式［二１５－１８１，根据桥面连续部位的受力特征将其分为铰接式桥面连续、刚接式桥面逡逑连续以及拉杆式桥面连续三种形式。其中以拉杆型桥面连续应用最为普遍逡逑２（）】，其构造图如图１．３所示。逡逑拉杆式桥面连续在桥面铺装与桥面连续处设置分隔缝，分隔缝位置与梁板伸逡逑缩缝错开

在欧美等国家中，桥面连续简支梁桥中，桥面连续构造以无粘结桥面连（Ｄｅｂｏｎｄ邋Ｌｉｎｋ邋Ｓｌａｂ）为主［３，２１】，后文简称ＤＬＳ桥面连续，其构造设计图如图１．示。逡逑桥面铺装逦桥面连续逦连接钢筋逡逑ＴＴ邋ＴＴ邋．逦逦逦ＴＴ邋ＴＴ逡逑尤粘结段逡逑剪力钉逦梁逡逑＿－ｉ．：梁逦Ｐ逦：逦主梁逡逑桥墩逡逑破中心线逡逑图丨．４无粘结（丨）ＬＳ）桥面连续设计图逡逑ＤＬＳ桥面连续通过在桥梁伸缩缝处设置一定长度的与主梁脱离的无粘结避免桥面连续与主梁直接作用ＰＩ，从而减少主梁水平位移作用对桥面连续的
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U443.31

【参考文献】

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本文编号：2538251