大跨PC連續(xù)剛構(gòu)橋墩剛度工作機理及設計方法研究.pdf

1、近幾十年來我國經(jīng)濟實力快速提升，橋梁建設事業(yè)飛速發(fā)展，大跨徑橋梁的建設數(shù)量越來越多。連續(xù)剛構(gòu)橋具有伸縮縫少，整體性能好，結(jié)構(gòu)剛度大，抗震性能優(yōu)等優(yōu)點，因而被廣泛采用。對于連續(xù)剛構(gòu)橋，墩、梁內(nèi)力分配由墩梁剛度比決定;墩身剛度過小，墩頂主梁分配的彎矩較小，這會加劇主梁的下?lián)?，增大主梁開裂的風險;墩身剛度過大，橋墩不能適應由溫度變化、混凝土收縮徐變等因素引起的主梁縱向變形，會引起較大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。橋墩剛度主要受墩型、墩高、截面尺寸及墩身混凝土

2、彈性模量的影響，分析各因素對橋墩剛度的影響可為連續(xù)剛構(gòu)橋在設計中進行橋墩剛度調(diào)整提供參考，對優(yōu)化墩梁內(nèi)力分配，控制主梁跨中下?lián)暇哂兄匾饬x。本文以在建絨壩大橋為工程背景，針對橋墩剛度做了以下方面的研究工作:
　　1、總結(jié)分析了連續(xù)剛構(gòu)橋的特點及發(fā)展歷程，對橋墩剛度合理性問題的研究現(xiàn)狀進行了詳細的闡述，并介紹了連續(xù)剛構(gòu)橋常用的橋墩形式及其特點，對橋墩的剛度理論和公式進行了論述和推導。
　　2、采用有限元軟件Midas/civi

3、l進行分析，針對不同墩型，分析橋墩幾何參數(shù)（墩高、截面面積）變化對連續(xù)剛構(gòu)橋主要力學指標的影響。分析結(jié)果表明:橋墩剛度變化對主梁內(nèi)力及變形影響較小，對墩身內(nèi)力和變形影響顯著;當橋墩高度小于60m時采用單肢實心墩較為合適，當橋墩高度介于60m至100m時最適合采用雙肢實心墩，而對于100m以上高墩宜采用抗推剛度較大的單肢箱型墩。
　　3、通過研究混凝土強度等級、橋墩配筋率對墩身混凝土彈性模量的影響，得出了不同混凝土強度等級和不同橋墩

4、配筋率下墩身混凝土彈性模量對結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明:通過增大混凝土強度等級的方法來提高橋墩剛度不經(jīng)濟，橋墩混凝土強度等級在C35～C55范圍內(nèi)選取較為合理;橋墩配筋率對墩身彈模影響較大，當橋墩配筋率大于2.5％后，應考慮鋼筋作用對橋墩彈性模量的影響。
　　4、利用正交分析法研究橋墩設計參數(shù)（墩高、縱向?qū)挾?、雙肢間距）對不同跨徑下的雙肢實心墩力學行為的影響。由單因素敏感性分析得出:墩高對墩底應力的影響最為顯著，主跨徑對墩頂

5、水平位移的影響最顯著，截面面積對最大懸臂狀態(tài)穩(wěn)定安全系數(shù)影響最顯著。
　　5、以灰色關聯(lián)分析法為優(yōu)化評定方法，選取橋墩墩底應力、墩頂水平位移、穩(wěn)定安全系數(shù)及混凝土用量4個指標進行基于指標可靠度的多指標綜合評價，得到了適用于各個指標的最優(yōu)橋墩參數(shù)組合，當主跨徑在120m左右時墩高合理取值在65m～75m，橋墩縱向?qū)挾群碗p肢間距取值在3m～4m較為合適。
　　6、以型鋼—混凝土橋墩為例，分析普通混凝土橋墩配置型鋼后對墩項水平位移