半整體式全無縫橋合理結構體系研究.pdf

1、無縫橋是一種通過采用整體式或半整體式橋臺、連續(xù)橋跨等方式取消了橋梁全部伸縮縫的結構。本文旨在探究半整體式全無縫橋合理結構體系。本文在改進1998年提出的半整體式全無縫橋梁的過程中，提出了一種帶地梁的半整體式全無縫橋的結構型式，其工作原理同半整體式全無縫橋，只是在接線路面的末端增加了為控制接線路面長度而設計的地梁。隨后2009年初，又提出了帶預鋸縫的半整體式全無縫橋的結構型式。論文主要是對后兩種橋梁結構體系分別進行了實驗研究和理論分析，以

2、驗證其結構的合理性。主要的研究成果總結如下所示：
　　 1.為了能有效的控制配筋接線路面的長度，本文提出了帶地梁的半整體式全無縫橋結構型式。推導了帶地梁的無縫接線路面在均勻溫度作用下的內(nèi)力與變形計算公式；編制了相應的配筋接線路面的配筋計算程序，并將實驗獲得的各項材料參數(shù)帶入程序計算，得到了配筋接線路面的裂縫間距及裂縫寬度值：通過對帶地梁的半整體式全無縫橋的溫降模擬試驗，得知帶地梁的半整體式全無縫橋具有很強的吸納梁體變形的能力，延

3、性好。但接線路面裂縫間距不滿足道路規(guī)范對于裂縫間距的要求，因此設計時不能將該帶地梁的配筋接線路面用于吸收太大的梁體變形，否則會影響到配筋接線路面的耐久性。同時，得知錨端地梁隨著張拉荷載的增加發(fā)生了很大的向橋跨的變形，因此需加強錨端地梁的設計。
　　 2.為了控制接線路面裂縫的分布規(guī)律，減少接線路面與搭板之間的拉力，使裂縫持續(xù)的傳遞到帶鋸縫接線路面的末端，本文進一步提出了帶預鋸縫的半整體式全無縫橋體系，其工作原理與半整體式全無縫橋

4、一致。通過對該橋型的溫降模型試驗，測得帶預鋸縫的配筋接線路面在張拉作用下的鋸縫處裂縫分布規(guī)律。通過對最大裂縫寬度處鋸縫兩側(cè)彎沉的試驗測量及鋸縫傳荷能力的理論分析，發(fā)現(xiàn)帶預鋸縫的配筋路面鋸縫有很好的荷載傳遞能力。實驗測得帶預鋸縫的半整體式無縫橋?qū)ε_后的土壓力影響較小，從而降低了橋臺的設計和施工要求。同時通過對比搭板末端張拉位移與鋸縫處所有裂縫寬度和的差值，發(fā)現(xiàn)帶預鋸縫的接線路面鋸縫有很強的吸納梁體溫降產(chǎn)生的縱向水平位移的能力。最后通過對實

5、驗結果的分析，說明模型中設計的長19m的接線路面模型可用于橋跨均勻溫降20℃，總長達90m的無縫橋梁接線路面。
　　 3.通過對帶預鋸縫的半整體式全無縫橋的實驗分析，結合鋼筋與混凝土間粘結滑移的線性本構關系，建立了帶預鋸縫的半整體式無縫橋配筋路面由于梁體溫度變化引起的配筋路面受拉變形的應力計算模型及平衡微分方程組，通過解答微分方程組，得到了在梁體溫降作用下，預鋸縫處裂縫寬度的計算公式及配筋路面內(nèi)力與變形解析表達式。推導了由于梁體

6、在溫降作用時產(chǎn)生的收縮變形，配筋路面干縮和溫縮等引起的配筋路面裂縫寬度計算公式。引入了表面裂縫寬度轉(zhuǎn)化系數(shù)η，推導出了配筋路面的路面裂縫寬度計算公式。并結合一般路面施工縫施工程序，提出了帶預鋸縫全無縫橋配筋路面施工應該注意的事項。
　　 4.分析了在溫度和車道荷載的共同作用下，工后沉降對接線路面使用性能的影響。在室內(nèi)進行了大比例無縫橋模型試驗，模擬了溫度、車道荷載和臺后不均勻沉降的共同作用，測得豎向荷載對半整體式無縫橋梁端反力及

7、變形及臺后土壓力影響較小，但豎向荷載對加載點及其附近鋸縫處的裂縫寬度影響較大。同時文中建立了半整體式全無縫橋3D有限元模型，且建立相同長度的常用搭板模型進行對比分析。從實驗結果和3D有限元數(shù)值模擬結果來看，雖然半整體式全無縫橋搭板在臺后不均勻沉降情況下變形較常用搭板模型小，但臺后不均勻沉降量增加的同時也增加了搭板內(nèi)的應力，且較常用搭板模型大，使搭板處于不利狀態(tài)。從行車舒適度及路面耐久性的角度考慮，應盡量減少半整體式無縫橋搭板因沉降引起的

8、變形，嚴格控制臺后不均勻沉降量。
　　 5.對兩種半整體式全無縫橋配筋接線路面的延性實驗和理論分析。通過帶預鋸縫的半整體式無縫橋配筋路面往復張拉實驗(模擬無縫橋在均勻溫度作用下，包含溫升、降作用)，測得面層和基層間的摩阻力、摩阻系數(shù)及錨固力隨著往復加載次數(shù)的增加而不斷減小，但往復張拉增加了預鋸縫處裂縫寬度。由于裂縫寬度是影響路面板使用性能及耐久性的控制因素，因此在設計應計入往復荷載對裂縫寬度的影響。因此文中引入往復荷載對裂縫寬度