大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁开裂预防技术研究1.ppt

湘潭湘江四大桥设计、施工与监控 大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁开裂预防技术研究 广东省公路建设有限公司 湖南科技大学土木工程学院 研 究 内 容 1.混凝土箱梁桥的研究概况 现行的混凝土箱梁设计一直沿用矩形和T形梁长期使用的线弹性理论计算应力，然后按极限状态法计算极限承载力、抗裂性。现行混凝土箱梁桥设计方法基本考虑了弯曲，扭转，剪力滞后（有效翼缘宽度）及横向弯曲应力（桥面板计算）。 最明显的不足是采用平面分析和一般的空间梁单元分析基本无法考虑翘曲，横向弯曲，畸变引起的二次应力。在对二次应力分布特征不清楚的情况下进行配筋设计很有可能导致混凝土箱梁桥开裂。 2、箱梁裂缝类型式及其成因的初步分析 2.1 裂缝的主要类型（10种类型） ⑴ 斜裂缝：主要发生在边跨支座附近，中跨1/4—3/4 　　　　　　　 跨之间，靠近腹板的上缘，倾角为45度左右； ⑵ 水平裂缝：主要发生在中边跨边端支座附近、腹板的上缘，少数情况在腹板的下缘； ⑶与底板、顶板平行轴向裂缝； ⑷ 劈裂裂缝：在悬臂段施工过程中，纵向预应力张拉后，在纵向预应力弯段部分产生与纵向预应力方向基本相同的裂缝； 　⑸ 横隔、板齿板局部裂缝：箱梁横隔板的放射性裂 缝，在人洞之间的竖向裂缝，预应力锚固部位的齿板附近的裂缝。 2.2 箱梁裂缝产生的初步原因分析 3.综合考虑混凝土箱梁整体弯曲、扭转（约束与纯扭转）、横向框架变形、畸变、剪力滞后分析模型及程序编制 4.大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁桥设计参数敏感性分析，合龙方案优化分析（已完成部分） 4. 0 桥箱梁桥设计参数统计 4.1边中跨比值对边跨的腹板主拉应力影响  结论： 边跨主梁腹板截面中性轴主应力分析出发，边墩与L/4跨位置截面腹板主应力变化趋势一样，先增大后减小；L/2跨与根部位置腹板主应力变化形式相同，逐渐增大；而L/8跨附近截面腹板主应力却逐渐减小，根据分析边中跨比选取0.5825附近是比较合适的。 4.2 高跨比值对腹板主拉 应力的影响分析 4.3 箱梁下缘曲线选取对腹板主拉应力 的影响分析 4.4 箱梁底板厚度曲线幂次对腹板主拉应力的影响分析 5 大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁桥竖向预应力系统研究（已完成） 5.4.1 精轧螺纹钢筋与孔道之间的摩阻引起的预应力的损失 5.4.2 张拉后锚具变形，钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失 5.4.3 竖向预应力锚具安装倾角误差对竖向预应力回缩瞬时损失影响 5.4.4 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 σL1摩阻损失占比例很小，只占张拉控制力的2%； σL2损失主要是由钢筋与螺母相对滑移引起的；比规范计算结果略大，考虑到接缝压缩等因素影响，规范取值是合适的； 锚具安装倾角误差造成的预应力损失要远大于规范规定的锚具变形等引起的预应力损失计算值，计算竖向预应力损失小于实际损失，未计入锚具安装误差是重要原因； σL4混凝土弹性压缩引起的预应力损失较小，主要与前后张拉的预应力钢筋的间距以及张拉力大小有关； 实际竖向预应力施工：施工无规可循，张拉随意，人为因素影响极大。 7 大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁桥模型试验研究 ⑴有机玻璃的模型能较好的模拟实际箱梁尺寸比例，但不能反映混凝土材　　 料的弹塑性特点 ； ⑵混凝土模型梁则存在比例相对小而壁厚相对较大的情况，不能充分反映箱室薄壁效应，过小的比例也会产生尺寸效应上引起的力学行为差异； ⑶未考虑如何充分结合实桥的施工特点，即结构的“形成历史” 。 试验研究不足之处: 7 大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁桥模型试验研究 模型梁尺寸 模型梁预应力布置 底板束 顶板束 下弯束 1）验证变截面预应力混凝土箱梁现有设计理论与实际的偏差（偏载系数）； 2）验证变截面预应力混凝土箱梁横向框架变形（建立横向框架有限元分析模 型）； 3）验证变截面预应力混凝土箱梁扭转分析理论（建立考虑变截面预应力混凝土约束扭转有限元分析模型）； 4）验证变截面预应力混凝土箱梁畸变分析理论（建立考虑变截面预应力混凝土箱梁畸变分析有限元分析模型）； 5）验证变截面预应力混凝土箱梁剪力滞后分析理论，模拟悬臂施工过程，测试纵向预应力影响，特别是对负剪力滞后存在进行验证与分析（建立变截面预应力混凝土箱梁剪力滞后有限元分析模型）； 6）验证变截面预应力混凝土箱梁温度效应（建立变截面预应力混凝土箱梁温度效应有限元分析模型）； 7）验证变截面预应力混凝土箱梁开裂模式及裂缝扩展模型（建立变截面预应力混凝土箱梁极限承载力分析模型）； 8）混凝土箱梁在设