三股线高架桥病害敏感性分析

论文摘要

随着公路建设事业的迅猛发展和桥用材料性能与施工工艺水平的不断进步,大跨径预应力混凝土连续箱梁桥（连续梁、连续刚构、刚构-连续组合梁桥）由于具有行车平稳舒适、跨越能力大等优点而得到了广泛的应用。然而,由于对大跨连续箱梁桥认识的局限性,伴随投放运营期的增长,一些大跨连续箱梁桥均出现了不同程度的结构开裂和跨中下挠的病害,破坏了桥梁的美观,影响了桥梁结构的安全性和耐久性,所以结构开裂和跨中下挠已成为当前制约大跨连续箱梁桥发展的一个亟待解决的课题。本文依托课题“寒区在用预应力混凝土连续箱梁桥开裂成因研究”,以三股线高架桥（刚构-连续组合梁桥）的结构开裂和跨中下挠为研究背景,结合实桥检测,对其病害的影响因素进行敏感性分析,具体内容如下:首先,对三股线高架桥的病害（底板、腹板开裂,跨中下挠）进行描述,并结合材料组成和受力特点,找出影响病害的敏感性因素;其次,根据三股线高架桥的受力特点,用MADIS/Civil、Dr.bridge3.1建立有限元分析模型,并分析该桥成桥时的受力状态。再次,采用模拟计算的方法,对病害的影响因素进行敏感性分析,主要包括:箱体开裂的敏感性分析和跨中下挠的敏感性分析。通过敏感性分析筛查出三股线高架桥病害的主要成因;最后,以敏感性分析为基础,建立结构损伤模型,探索三股线高架桥加固对策。通过综合分析认为:结构原设计虽然满足规范要求,但部分断面的安全储备较低。先天的安全储备不足加上各敏感性因素引起的应力波动,两者的效应总和达到混凝土的抗拉极限值,造成结构开裂;各影响因素比较而言,纵向预应力损失和超载对底板开裂影响较大,竖向预应力对腹板开裂影响较大;结构开裂造成各截面刚度下降,结构刚度的降低是造成跨中下挠最主要的原因,纵向预应力有效性的降低和超载对跨中下挠也有较大影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出与工程背景
• 1.2 既有PC连续箱梁桥的病害
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 三股线高架桥的病害情况
• 1.4.1 箱梁开裂情况
• 1.4.2 桥梁中跨下挠检查
• 1.5 本文的主要内容及技术路线
• 2 敏感性分析理论
• 2.1 敏感性分析概述
• 2.2 开裂敏感性因素
• 2.2.1 裂缝基本理论
• 2.2.2 混凝土裂缝分析
• 2.2.3 箱梁开裂的敏感性因素
• 2.3 下挠的敏感性因素
• 2.3.1 PC箱梁桥下挠简述
• 2.3.2 挠度计算理论与下挠敏感性因素
• 2.4 本章小结
• 3 三股线高架桥结构建模
• 3.1 有限元分析理论
• 3.2 三股线高架桥的结构建模
• 3.2.1 建模参数和施工阶段划分
• 3.2.2 MIDAS/Civil建模
• 3.2.3 Dr.Bridge建模
• 3.3 结构验算
• 3.4 本章小结
• 4 三股线高架桥开裂的敏感性分析
• 4.1 竖向预应力损失
• 4.2 纵向预应力有效性的降低
• 4.3 温度效应的影响
• 4.3.1 温度场与温度荷载
• 4.3.2 各国规范对温度梯度的规定
• 4.3.3 三股线高架桥温度对裂缝敏感性分析
• 4.4 徐变效应
• 4.5 超载因素
• 4.6 混凝土主拉应力限值
• 4.6.1 各国规范混凝土主拉应力限制比较
• 4.6.2 混凝土二向应力状态下的应力限值研究
• 4.7 综合分析
• 4.8 本章小结
• 5 三股线高架桥跨中下挠的敏感性分析
• 5.1 构件刚度的可变性
• 5.1.1 荷载试验测试结果及分析
• 5.1.2 合拢段两端连接刚度降低的影响
• 5.1.3 各截面刚度降低的影响
• 5.2 预应力对长期挠度的影响
• 5.2.1 有效预应力对三股线挠度影响
• 5.2.2 有效预应力对挠度影响机理
• 5.2.3 预应力布置对挠度影响
• 5.3 收缩徐变对长期挠度的影响
• 5.4 超载的影响
• 5.5 超重的影响
• 5.6 综合分析
• 5.7 本章小结
• 6 三股线高架桥加固技术研究
• 6.1 加固技术概述
• 6.2 三股线高架桥损伤模型和加固原则
• 6.2.1 三股线高架桥结构损伤模型
• 6.2.2 三股线高架桥加固总原则
• 6.3 三股线高架桥加固方案
• 6.4 加固后全桥结构安全性验算
• 6.5 本章小结
• 结论及建议
• 参考文献
• 攻读学位期间学术论文及科研情况
• 致谢