预应力混凝土连续刚构桥主梁线形控制及次内力分析

作     者：卢朝勇 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王作文

授予年度：2019年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：预应力连续刚构桥 线形控制 结构参数变化 次内力 

摘      要：随着我国交通运输事业的快速发展,预应力混凝土连续刚构桥以其良好的结构特点应用非常广泛。然而以挂篮悬臂施工的连续刚构桥,一方面在施工过程由于内外因素的影响,主梁的内力和线形不断发生变化,因此,必须在桥梁建设施工过程中对内力及线形实施控制;另一方面连续刚构桥属于超静定结构,在桥梁合拢后结构发生体系转换和温度、预应力等在多种因素作用下,结构将产生较大的次内力。因此,本文依托实际在建预应力混凝土连续刚构桥监控项目,对预应力混凝土连续刚构桥主梁线形控制和次内力两个方面进行分析,得出的结论可为预应力连续刚构桥施工的进一步优化提供借鉴和参考。(1)本文以某连续刚构桥为工程背景,借助Midas/civil桥梁分析软件建立有限元模型,首先分析了施工阶段、成桥十年、移动荷载、基础发生沉降、温度荷载对主梁线形和应力的计算结果,认为合拢段施工为关键施工阶段,在施工控制中应重点关注;同时在立模标高计算应考虑混凝土收缩和徐变的影响,在施工时要关注温度、基础沉降,确保主梁线形和应力在合理范围内。(2)以设计成桥状态的线形为控制目标,分析了连续刚构桥控制立模标高的方法,针对立模标高所涉及的预拱度值和挂篮变形值进行详细的分析,得出了基于正装算法计算预拱度的方法,进行了成桥阶段的线形值与理论值的对比,认为主梁线形控制结果良好。此外,分析了混凝土容重、收缩徐变、弹性模量、管道壁摩擦系数、局部偏差系数、张拉控制应力、预应力筋位置、相对湿度、悬臂施工周期、二期铺装时间的变化对主梁线形影响的程度,认为各因素对主梁线形影响程度不同,通过对多参数组合分析可知,多参数造成的位移值变化情况比多参数单独作用挠度变化值的叠加略大,两者存在一定的组合效应。(3)结合有限元软件分别提取了基础沉降、温度、预应力、混凝土收缩徐变产生的次内力数值,并对次内力数值结果进行了分析,得出了各因素引起的次内力对结构的利弊影响情况。(4)以施工控制因素中张拉控制应力和预应力筋位置和悬臂浇筑施工周期、二期铺装时间和相对湿度发生改变时主梁次内力在成桥运营期的变化情况。得出了随运营期增加,次弯矩增加,增大张拉控制应力和预应力筋位置越靠近箱梁中心线,次弯矩增大,反之则减小。悬臂施工周期改变对梁体混凝土徐变次内力有一定程度的影响,施工周期越长,徐变产生的次内力越小,从经济效益方面考虑,悬臂浇筑施工时间为7天是合适的,二期铺装的施工时间的变化对长期徐变产生的徐变次弯矩影响不大,但越早结束对于桥梁初期受力较好。施工环境在相对湿度70%～80%之间对于主梁中跨跨中位置是有利的。