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

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1、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2.预应力混凝土箱梁裂缝类型式及其成因的初步分析（已完成）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（已完成部分）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）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）6.大跨度预应力混凝土连续刚构（连续梁）桥箱梁桥长期变形性能研究（正在进行）7.大跨度预应力混凝土连续刚构（连

2、续梁）桥箱梁桥模型试验研究（已完成部分）1.混凝土箱梁桥的研究概况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

3、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（a）箱梁截面刚位移（经典梁）(b)箱梁截面畸变位移开裂原因：图2-11箱梁截面位移模式图2-12腹板竖向正向应力分布规律R>S？⑴应力(作用效应)计算考

4、虑不足；⑵设计参数不合理；⑶施工水平达不到设计要求。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3.1箱梁整体性能分析程序（已完成），程序正在编制之中；3.2畸变单元刚度矩阵和广义内力表达式，程序正在编制之中。畸变刚度矩阵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）共收集国内外112座箱梁桥中边跨比、高跨比、箱梁下缘曲线、顶底板腹板厚度、预应力4.0桥箱梁桥设计参数统计图4-1国内外部分刚构桥边中跨比图4-2国内部分刚构桥高跨比图4-3国外部分刚构桥高跨

5、比下缘曲线幂次组成百分比图0.53-0.650.780.50.56420.020210.52240.022954.1边中跨比值对边跨的腹板主拉应力影响研究；4.2高跨比值与箱梁下缘曲线选取，对腹板主拉应力的影响分析；4.3底板厚度曲线参数确定，对腹板主拉应力的影响分析；4.4桥箱腹板厚度取值与腹板主拉应力关系（正在研究之中）；4.5合龙方案优化研究（正在研究之中）。图4-17主梁腹板横截面图图4-9桥梁计算模型4.1边中跨比值对边跨的腹板主拉应力影响图4-19腹板中性轴处主应力变化图(MPa)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

6、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。图4-20腹板腹底界处主应力变化图(MPa)4.2高跨比值对腹板主拉应力的影响分析图4-28边L/4腹板截面主应力变化图图4-29中L/4腹板截面主应力变化图结论：主梁L/4跨附近腹板截面主应力全受压，并随高跨比增大腹顶界处、腹底处主应力先增大后减小再增大；中L/4跨腹板截面主应力逐步增大，边L/4跨附近腹板截面受压主应力先增大后减小；考虑主梁材料数量，主梁L/4附近高跨比为0.0325时

7、为最适宜。4.3箱梁下缘曲线选取对腹板主拉应力的影响分析图4-40主梁L/4跨主梁腹板主应力变化图图4-41主梁L/8跨主梁腹板主应力变化图结论：主梁L/4跨处截面腹板主应力值与箱梁下缘曲线幂次成正比，这与主梁恒载与梁高减小分不开；而主梁边L/8跨处截面腹板受拉主应力值几乎不发生变化，变化幅度很小；主梁中L/8跨处截面腹板受拉主应力值随曲线幂次增大而先减小后逐渐增大。4.4箱梁底板厚度曲线幂次对腹板主拉应力的影响分析图4-54主梁L/4跨截面腹板主拉应力变化图图4-55主梁L/8跨和根部截面腹板主拉应力变化图结论：主梁L/4跨处截面腹板受压主应力值与底板厚度曲线

8、幂次成正比，受拉主应力与