简支板桥桥面连续构造破坏机理及改善措施研究

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1、分类号:U44;U4510710—2012121125硕士学位论文简支板桥桥面连续构造破坏机理及改善措施研究刘继导师姓名职称周勇军教授申请学位级别硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年5月19日论文答辩日期2015年5月30日学位授予单位长安大学DamagemechanismandimprovementmeasuresofcontinuouspavementforthesimplysupportedcellularADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuJiS

2、upervisor：Prof.ZhouYongjunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要简支梁桥的桥面连续构造可以有效地改善行车的平顺性提高桥梁的整体性能，因而在中小跨径桥梁中被广泛采用。然而在后期的运营过程中发现带有桥面连续构造的简支梁桥在桥面连续段尤其是连续缝处铺装层的表面产生了横桥向的贯通裂缝，有的甚至会形成坑槽，影响正常行车；同时桥面连续构造在设计时并不经过专门的分析计算而只通过一定的配筋来控制，随意性较大。因此研究桥面连续构造产生裂缝的原因并提出改善措施具有重要的理论和实际应用价值。首先，以中小跨径公路桥

3、梁中常用的简支板桥作为研究对象，针对桥面连续构造在使用过程中易开裂的现象，对其在荷载作用下桥面连续构造的受力机理进行了弹性分析，导出了其应力的解析表达式。利用有限元分析软件建立了两跨桥面连续的简支空心板桥，对八种工况下桥面连续构造的混凝土和钢筋的应力进行了线弹性分析，并重点针对上缘开裂的现象进行了材料非线性的分析，分析了开裂后铺装层内钢筋的应力并估算裂缝宽度。其次，在考虑车桥耦合振动的基础上对此类桥梁进行了动力特性分析，给出了带有桥面连续构造的简支板桥和普通简支板桥的跨中的挠度时程曲线及连续缝处的弯矩时程曲线，计算了跨中的挠度动力放大系数和连

4、续缝处的弯矩动力放大系数。最后，结合静动力的分析结果，利用导出的桥面连续段应力的解析式提出了相应的改进措施。研究结果表明：桥面连续构造在荷载作用下连续缝处的上、下缘的混凝土应力都超过了其抗拉极限强度而开裂；车桥耦合振动对连续缝处混凝土的裂缝开展也较为不利；采用低弹模材料或者粘贴钢板能够改善桥面连续的受力和裂缝扩展的情况，使用碳纤维板材及桥面连续段张拉预应力的方法效果不佳。研究结果可为桥面连续简支梁桥的评价及加固工程应用提供参考。关键词：桥面连续、板桥、破坏机理、动力放大系数、改善措施IAbstractThecontinuousslab-dec

5、kstructureofsimplesupportedbeamcaneffectivelyimprovethecomfortofdrivingandenhancetheperformanceofthebridge,thereforeitiswidelyusedinsmallandmediumspanbridges.However,intheserviceprocess,thecrackinthetransversedirectionisoccurredatthecontinuousdecksectionsofsimplesupportedbr

6、idgewithcontinuousslab-deck.Insomesituation,eventhepitchareformedatthebridgepavement;whichwillbringalotofinfluencetonormaldriving.Inthemeantime,thedesignofbridgecontinuousslab-deckiscontrolledbycertainexperiencereinforcementwithoutaspecialdesignandcalculation,sothedesignisc

7、asual.Thus,thestudyonanalyzingreasonsofcracksforcontinuousslab-deckandimproveitisofgreatimportance.Firstly，inthispaper,thesimplesupportedcellularbeamwhichiswidelyusedinthesmallandmediumbridgeischoseastheresearchobject.Basedonthecrackingphenomenonofbridgecontinuousslab-deck,

8、theelasticanalysisofthestressmechanismofthebridgecontinuousslab-deckunderthevehicl