大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土都橋梁病害分析及加固技術(shù)研究.pdf.doc

1、 國內(nèi)圖書分類號：u 445.7+1國際圖書分類號： 624.2學(xué)校代碼： 10213密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害分析及加固技術(shù)研究碩士研究生： 金秀男 導(dǎo)師： 王宗林 教授 申 請 學(xué) 位： 工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)： 橋梁與隧道工程所 在 單 位： 交通科學(xué)與工程學(xué)院答 辯 日 期： 2009 年 6月授予學(xué)位單位： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) classified index: u445.7+1u.d.c: 624.2dissertation for the master's degree of engineeringanalysis of defect and resea

2、rch onreinforcement technology of longspan prestressed concrete bridgescandidate：jin xiunan supervisor：prof. wang zonglin academic degree applied for：specialty：master of engineering bridge and tunnel engineering school of transportation science affiliation：and engineering june, 2009 date of defence：

3、degree-conferring-institution ：harbin institute of technology 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要近年來大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋以其諸多優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，在國內(nèi)外橋梁中占有很大比例，但是，在已建成的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中，箱梁開裂以及跨中下?lián)线^大現(xiàn)象非常普遍，嚴(yán)重影響了橋梁的正常使用。為此，本文主要進(jìn)行了以下研究工作：1. 對箱梁的受力特點(diǎn)、分析方法以及計算方法作了簡要介紹；對溫度以及混凝土收縮徐變對結(jié)構(gòu)的影響作了簡要分析。2. 統(tǒng)計歸納了當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中存在的裂縫類型，對各種裂縫的特點(diǎn)及其產(chǎn)生的原因進(jìn)行了歸納分析。另外，

4、從設(shè)計、施工、材料及使用條件等多方面，綜合分析了箱梁裂縫和長期下?lián)系脑?，并提出了預(yù)防及改進(jìn)措施。3. 以三股線高架橋加固維修前橋梁檢測報告為依據(jù)，對本橋存在的主要病害進(jìn)行了分析闡述，而后，通過平面及空間有限元分析，對箱梁裂縫和跨中下?lián)线^大的原因進(jìn)行了分析研究。4. 從加固原理及加固特點(diǎn)角度，對橋梁常用的加固技術(shù)方法進(jìn)行了探討，并對三股線高架橋加固方案進(jìn)行了簡要分析。關(guān)鍵詞 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋 ；病害分析 ；加固技術(shù) ；裂縫 ；下?lián)? i - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文abstractin recent years, the long span prestressed concret

5、e box girder bridges have beenwidely used as they posses many merits, and they have taken great proportion inbridges of domestic and abroad. however, in many constructed long span prestressedconcrete bridges, the phenomenon of cracks in box girder and excessive midspan lagof bridges is very common,

6、which have severely influenced the normal work andbearing capacity of bridge. therefore, in this thesis, the main objects are as fallows:1. the characteristics and analytical methods of box girder as well as calculationmeans are introduced. and the influence of temperature as well as the concreteshr

7、inkage and creep is also analysed briefly.2. after concluding all kinds of cracks in prestressed concrete box girder bridge,the characteristic and cause of cracks are analysed. in addition, the cause of cracks inbox girder and long-term deflection of bridge is summarized from aspects of design,const

8、ruction, material and using conditions, and then the measures which are used toprevent the disease of the bridge are also put forward.3. according to the report about the crack inspection and load test of sanguxianbridge before consolidation maintenance, the main defects about the bridge are alsodis

9、cussed. then through plane and three dimensional finite element analysis, thecause of cracks occured in this box girder and excessive midspan lag of the bridge isanalysed.4. it discusses thoroughly several typical reinforcement technology methodsfrom mechanism and characteristics, and the reinforcem

10、ent project of sanguxianbridge is also researched.keywordslong span prestressed concrete box girder bridges; defect analysis;reinforcement technology; crack; deflection;- ii - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文目 錄摘 要. iabstract . ii第 1章 緒論 .11.1 課題研究的背景與意義 .11.2 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫與下?lián)蠁栴}概述 .21.3 橋梁加固技術(shù)概述 .31.4 本課題研究的方法和內(nèi)容 .4

11、第 2章 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁箱梁分析理論 .52.1 箱梁受力特點(diǎn)及分析方法 .52.1.1 箱梁受力特點(diǎn) .52.1.2 箱梁分析方法 .62.2 箱梁彎曲效應(yīng)分析 .72.2.1 彎曲正應(yīng)力計算 .72.2.2 彎曲剪應(yīng)力計算 .82.2.3 箱梁的剪力滯效應(yīng) . 112.3 箱梁剛性扭轉(zhuǎn)與畸變 . 122.4 箱梁主應(yīng)力計算 . 142.5 溫度對箱梁的影響分析 . 152.6 混凝土的收縮徐變影響分析 . 162.7 本章小結(jié) . 18第 3章 箱梁裂縫和撓度的成因分析與研究 . 193.1 裂縫與撓度概述 . 193.2 箱梁裂縫類型及其產(chǎn)生原因 . 203.2.1 概述 . 2

12、03.2.2 頂板裂縫 . 223.2.3 腹板裂縫 . 233.2.4 底板裂縫 . 253.2.5 橫隔板裂縫 . 273.2.6 齒板預(yù)應(yīng)力曲線段和錨固區(qū)裂縫 . 273.3 箱梁裂縫成因綜合分析及改進(jìn)措施 . 27- iii - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文3.3.1 箱梁裂縫成因綜合分析 . 273.3.2 預(yù)防及改進(jìn)措施 . 303.4 長期撓度的成因分析及防治措施 . 323.4.1 長期撓度的產(chǎn)生原因及其影響因素 . 323.4.2 防治措施 . 343.5 本章小結(jié) . 34第 4章 三股線高架橋荷載試驗及結(jié)果分析 . 354.1 工程介紹 . 354.1.1 橋型布置與主

13、橋結(jié)構(gòu) . 354.1.2 箱梁預(yù)應(yīng)力布置 . 364.1.3 施工方法 . 384.2 橋梁外觀檢查 . 384.2.1 箱梁外觀檢查及裂縫成因初步分析 . 384.2.2 橋面系外觀檢查 . 414.2.3 主梁混凝土強(qiáng)度測定 . 424.2.4 墩柱外觀檢查 . 434.3 原橋結(jié)構(gòu)計算 . 434.3.1 模型簡介及主要計算參數(shù) . 434.3.2 計算結(jié)果分析 . 444.4 靜力荷載試驗與結(jié)果分析 . 474.4.1 試驗方案 . 474.4.2 應(yīng)力測試結(jié)果與分析 . 504.4.3 撓度試驗結(jié)果與分析 . 524.4.4 裂縫觀測 . 534.5 動力荷載試驗與結(jié)果分析 . 5

14、34.6 本章小結(jié) . 55第5章 三股線高架橋橋梁病害成因分析 . 575.1 頂板縱向裂縫分析 . 575.2 腹板斜裂縫與底板橫向裂縫成因分析 . 595.2.1 豎向預(yù)應(yīng)力失效影響分析 . 595.2.2 縱向預(yù)應(yīng)力損失影響分析 . 615.2.3 活載超載影響分析 . 635.2.4 腹板斜裂縫及底板橫向開裂原因綜合分析 . 645.3 中跨四分點(diǎn)底板下緣斜裂縫成因分析 . 65- iv - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文5.4 合攏段兩端接縫開裂原因分析 . 665.5 箱梁剪力滯效應(yīng)分析 . 675.6 跨中下?lián)戏治?. 685.6.1 合攏段連接剛度對撓度影響分析 . 685.

15、6.2 全橋截面剛度降低對撓度影響分析 . 695.6.3 中跨跨中下?lián)显蚓C合分析 . 705.7 本章小結(jié) . 71第 6章 加固技術(shù)研究及三股線高架橋加固方案分析 . 736.1 橋梁加固的特點(diǎn)及原則 . 736.2 加固技術(shù)方法研究 . 746.2.1 增大截面法 . 746.2.2 粘貼鋼板加固法 . 746.2.3 粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法 . 756.2.4 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù) . 766.3 三股線高架橋加固方案分析 . 786.3.1 體外預(yù)應(yīng)力加固 . 786.3.2 腹板粘貼鋼板加固 . 806.3.3 合攏段連接剛度加強(qiáng) . 806.3.4 跨中底板補(bǔ)強(qiáng) . 816.3.

16、5 裂縫處理 . 816.3.6 橋面鋪裝改造及橋面系處理 . 826.3.7 墩柱抗凍融加固 . 836.4 本章小結(jié) . 83結(jié) 論. 84參考文獻(xiàn) . 86哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 . 91哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書 . 91致 謝. 92- v - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第1章 緒論1.1 課題研究的背景與意義我國自改革開放以來，公路橋梁建設(shè)以令世人驚嘆的規(guī)模和速度迅猛發(fā)展,取得了巨大成就，大致可概括為：實現(xiàn)了跨徑大超越，橋型結(jié)構(gòu)和技術(shù)有創(chuàng)新，深水大跨橋梁建設(shè)技術(shù)成熟，橋梁美學(xué)理念有所增強(qiáng)。而其中我國大跨徑橋梁建設(shè)自 20 世紀(jì) 80 年代開始， 90 年

17、代進(jìn)入輝煌發(fā)展時期。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)有主跨在 200m以上的橋梁近 110 座，其中公路橋占 80%以上。就大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋而言，主跨在 200 m以上的就有 14 座，虎門大橋輔航道橋主跨 270 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主跨位居同類型橋梁世界第三 1。近代，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展、建筑材料種類的豐富和建筑工具的極大發(fā)展，橋梁無論在結(jié)構(gòu)形式還是建筑技術(shù)上都有了極大的進(jìn)步。在橋梁建設(shè)史上， 20世紀(jì)是鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁占主導(dǎo)地位的發(fā)展時期，粗略估算，當(dāng)今世界上 70%以上的現(xiàn)代化橋梁都采用預(yù)應(yīng)力混凝土新技術(shù)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)繼1939 年法國首創(chuàng) f 式體系與比利時首創(chuàng) magnel

18、 體系后，在 50 年代至 60 年代，世界各國學(xué)者提出了不下 50 種預(yù)應(yīng)力錨固和張拉體系。預(yù)應(yīng)力技術(shù)從先張法發(fā)展到后張法，為大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展開辟了廣闊的前景。而在中國，幾乎所有的大跨徑梁橋都采用預(yù)應(yīng)力體系。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋在二戰(zhàn)以后隨著高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)度鋼筋和預(yù)應(yīng)力技術(shù)的日益成熟迅速發(fā)展，自從它登上橋梁建設(shè)的歷史舞臺后就顯示出強(qiáng)大的競爭力。目前大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系梁橋通常采用箱形截面形式。箱形截面與其他截面相比，具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) 2：如截面的抗扭剛度大，具有良好的穩(wěn)定性；頂板和底板都有較大的混凝土面積，能有效地抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋的構(gòu)造要求；適應(yīng)無支架施工，

19、如懸臂施工，頂推施工等；適合預(yù)應(yīng)力筋空間布束，具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等。此外，由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋和連續(xù)剛構(gòu)橋的橋型美觀、整體性和連續(xù)性好、行車舒適及設(shè)計理論和施工工藝均較為成熟，使得大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋在近二、三十年發(fā)展很快，在40300m的經(jīng)濟(jì)跨徑范圍內(nèi)，此類橋梁是最有競爭力的橋型之一，有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，隨著大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的不斷發(fā)展，國內(nèi)各部門對在建橋梁- 1 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文的建設(shè)情況和已建橋梁使用情況的普查結(jié)果表明，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害，其中以預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁開裂和大跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁跨中下?lián)嫌葹轱@著。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂

20、縫與下?lián)喜『Φ某霈F(xiàn)，導(dǎo)致了橋梁承載能力的下降，嚴(yán)重影響了橋梁的耐久性和使用性能。因此，對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁存在的裂縫與下?lián)蟽纱蟛『栴}，以及對橋梁加固技術(shù)進(jìn)行深入探討和研究是十分必要的。1.2 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫與下?lián)蠁栴}概述結(jié)構(gòu)裂縫問題是橋梁工程界十分關(guān)心的課題之一，因為裂縫的出現(xiàn)牽涉到結(jié)構(gòu)外觀的破損，力筋的銹蝕及結(jié)構(gòu)功能的喪失，橋梁結(jié)構(gòu)的倒塌大多也是從裂縫擴(kuò)展開始的。而裂縫對橋梁性能的影響是多方面的，一是對橋梁使用性能的影響。開裂使橋梁剛度降低變形增大，跨中撓度超標(biāo)，繼而影響其正常使用，嚴(yán)重的開裂問題導(dǎo)致橋梁承載力下降，影響橋梁的安全性能；二是對橋梁的耐久性及使用壽命的影響。特

21、別需要指出的是，無論何種原因產(chǎn)生的裂縫，都會對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生影響 3。另一方面，目前大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁面臨的下?lián)蠁栴}已具有廣泛的普遍性，尤其是大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁跨中下?lián)蠁栴}日益突出。大跨橋梁的下?lián)喜粌H導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的大幅增加，破壞橋梁的美觀，更重要的是造成橋梁交通運(yùn)營和結(jié)構(gòu)安全度的降低。而大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁已不乏長期變形失控的例子，如帕勞共和國 1977 年建成的跨中帶鉸的連續(xù)剛構(gòu) koror babeldaob 橋，主跨 241m，是當(dāng)時世界上最長的后張預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋，建成后變形不斷加大，跨中下?lián)细哌_(dá) 1.2m，于 1996 年加固后不久垮塌；又如我國的黃石長江公路大橋，

22、大橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到 33.5cm，當(dāng)然同時出現(xiàn)大量的主拉應(yīng)力斜裂縫與跨中區(qū)段橫向裂縫。此外，根據(jù)已發(fā)表的資料，虎門大橋輔航道橋跨中下?lián)希?2 年已達(dá)到 22cm，此下?lián)现狄堰h(yuǎn)遠(yuǎn)超過原設(shè)計預(yù)留值 10cm，與此同時跨中存在一些橫向裂縫，及主拉應(yīng)力斜裂縫。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁主梁下?lián)系奶攸c(diǎn)主要表現(xiàn)為 4：(1) 撓度長期增長，增長率隨時間可能呈加速、降低或保持均勻變化的趨勢； (2) 結(jié)構(gòu)長期撓度遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的預(yù)計值。而目前國內(nèi)外比較認(rèn)同的導(dǎo)致大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋下?lián)犀F(xiàn)象的主要因素可能為 5-7：(1) 混凝土收縮徐變（包含箱梁斷面構(gòu)件不同厚度導(dǎo)致的收縮差異影響、交通荷載和溫度變

23、化引起的反復(fù)荷載效應(yīng)、施工接縫的影響、環(huán)境溫度與濕度的變化等）； (2) 對預(yù)應(yīng)力長期損失估- 2 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文計偏低； (3) 混凝土的開裂； (4) 施工方法（特別是合龍方式）導(dǎo)致的不利的成橋應(yīng)力狀態(tài)。這些對結(jié)構(gòu)長期撓度產(chǎn)生影響因素有些不但具有較大隨機(jī)不確定性，而且還相互耦合。故盡管現(xiàn)代計算手段不斷取得進(jìn)步，但準(zhǔn)確預(yù)測大跨預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的長期撓度仍然不是一件容易的工作。因此，針對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫和下?lián)犀F(xiàn)象，從設(shè)計計算，施工工藝，結(jié)構(gòu)構(gòu)造，材料屬性，環(huán)境條件，日常養(yǎng)護(hù)等多方面探討大跨橋梁裂縫和下?lián)袭a(chǎn)生的原因，并提出預(yù)防和加固措施，對于大跨橋梁的發(fā)展以及提

24、高橋梁的使用性能和使用壽命有著積極重要的意義。1.3 橋梁加固技術(shù)概述當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)無法滿足承載力、通行能力、防洪等要求時則需要對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的加固、拓寬等技術(shù)改造。橋梁加固改造是一項十分重要而又極具將專業(yè)知識靈活運(yùn)用的工作，需要考慮的因素涉及到方方面面。無論是加固改造方案的擬定與設(shè)計計算，還是加固改造的具體措施，其難度往往比新建橋梁還要大。目前，國內(nèi)根據(jù)橋梁病害診斷分析和鑒定評估結(jié)果，一般可將橋梁加固分為3：承載力加固（強(qiáng)度加固）、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固等四種情況。承載力加固是確保結(jié)構(gòu)安全工作的基礎(chǔ)，是橋梁加固設(shè)計的核心內(nèi)容，其內(nèi)容包括正截面抗彎承載力和斜截面抗剪承載力兩部分。承

25、載力加固通常是采用加大截面尺寸和配筋的方法，補(bǔ)充承載力的不足；使用功能加固主要是確保橋梁工作的需要，對活載變形或振動過大的構(gòu)件加大截面尺寸，增加截面剛度，以滿足結(jié)構(gòu)使用功能的要求；耐久性加固是指對結(jié)構(gòu)損傷部位進(jìn)行修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)，以阻止結(jié)構(gòu)性能繼續(xù)惡化，消除損傷隱患，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，延長結(jié)構(gòu)使用壽命；抗震加固是指對遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，基本上可以劃分為兩大類 3：（1）改變結(jié)構(gòu)體系，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力、減輕原梁負(fù)擔(dān)。常用的方法有加斜撐減少梁的跨度、簡支梁改為連續(xù)結(jié)構(gòu)、增加縱梁數(shù)目、調(diào)換梁位、調(diào)整橫向分布系數(shù)，減輕原梁負(fù)擔(dān)等；（ 2）加大截面

26、尺寸和配筋，加固薄弱構(gòu)件。另外，就加固薄弱構(gòu)件而言，其加固補(bǔ)強(qiáng)的方法很多，從作用原理可分為兩大類： 在受拉區(qū)直接增設(shè)抗拉補(bǔ)強(qiáng)材料，例如：補(bǔ)焊鋼筋，粘貼鋼板，粘貼高強(qiáng)復(fù)合纖維（碳纖維、芳綸纖維）等。這種加固方法從作用原理上屬于被動加固的范疇，設(shè)計時必須考- 3 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文慮橋梁帶載加固，分階段受力特點(diǎn)。 采用預(yù)加力原理進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，例如：體外預(yù)應(yīng)力加固，韓國 m&s公司的 srap工藝有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固等。從作用原理上講，預(yù)應(yīng)力加固屬于主動加固的范疇。由于預(yù)加力的作用，改善了原梁的應(yīng)力狀態(tài)，提高了原梁的承載能力和抗裂性能。采用預(yù)加力加固從根本上解決了后加補(bǔ)強(qiáng)材料的應(yīng)

27、力滯后問題，可以充分發(fā)揮加固補(bǔ)強(qiáng)材料的力學(xué)性能，提高了材料的利用效率。應(yīng)該特別指出的是，在進(jìn)行橋梁加固方案設(shè)計時，必須考慮加固結(jié)構(gòu)分階段受力的特點(diǎn)，這是橋梁加固設(shè)計區(qū)別于一般結(jié)構(gòu)設(shè)計的最大特點(diǎn)。此外，應(yīng)特別注意的是：在保持原梁截面尺寸保持不變的前提下，采用上述對受拉區(qū)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)的方法，加固后截面所能承擔(dān)的最大承載力是有限的，承載力提高的幅度取決于原梁的配筋率，與所采用的加固方法無關(guān)。在某些情況下，由于原梁的高度較小，相對配筋率較大，單純采用受拉區(qū)加固補(bǔ)強(qiáng)，仍不能滿足設(shè)計荷載要求時（例如：設(shè)計荷載由汽 15，提高到公路 i 級），此時，采用加厚橋面的方法，對梁受壓區(qū)進(jìn)行加固，增加梁的有效高度，

28、亦可達(dá)到提高原梁承載力的目的。總之，橋梁加固設(shè)計應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力，盡量減輕原梁的負(fù)擔(dān)，將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓縮到最少。1.4 本課題研究的方法和內(nèi)容本論文針對目前國內(nèi)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁普遍產(chǎn)生的裂縫與下?lián)蟽纱蟛『栴}，并結(jié)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通實驗中心參與的黑龍江省綏滿公路三股線高架橋檢測與加固工程，主要展開以下幾方面的研究工作：（1）從理論角度出發(fā)，對箱梁的受力性能，溫度及混凝土收縮徐變對橋梁結(jié)構(gòu)的影響展開研究；（2）針對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁存在的各種裂縫現(xiàn)象以及跨中下?lián)线^大現(xiàn)象，從設(shè)計、施工、材料、使用條件等多方面綜合進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究；（3）結(jié)合黑龍江省綏

29、滿公路三股線高架橋外觀檢查及荷載試驗的結(jié)果，從理論分析角度出發(fā)，通過建立平面及空間有限元模型，針對實際工程中出現(xiàn)的裂縫與下?lián)犀F(xiàn)象，進(jìn)行了原因分析；（4）研究橋梁加固常用的技術(shù)方法，并結(jié)合三股線高架橋加固方案，對加固技術(shù)在實際工程中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，為以后同類橋梁的加固維修積累實踐經(jīng)驗；（5）總結(jié)本文工作，并指出有待進(jìn)一步研究的問題。- 4 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第2章 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁箱梁分析理論2.1 箱梁受力特點(diǎn)及分析方法2.1.1 箱梁受力特點(diǎn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，要想準(zhǔn)確的模擬箱梁的受力狀態(tài)，首先必須了解箱梁的受力特點(diǎn)。作用在箱梁上的重要荷載一般為恒載與活載。恒載

30、通常是對稱作用的，活載可以是對稱作用，也可以是非對稱偏心作用，必須分別加以考慮。偏心荷載的作用，使箱梁既產(chǎn)生對稱彎曲又產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，因此，作用于箱形梁的外力可綜合表達(dá)為偏心荷載來進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。箱梁在偏心荷載作用下的變形與位移，可分成四種基本狀態(tài)：縱向彎曲、橫向彎曲、扭轉(zhuǎn)以及扭轉(zhuǎn)變形（即畸變），如圖 2-1 所示：a)縱向彎曲mmb)c)剛性扭轉(zhuǎn)kww=+d)畸變dwdwm dte)橫向撓曲m c圖 2-1 箱形梁在偏心荷載作用下的變形狀態(tài)及截面應(yīng)力圖 8箱梁在偏心荷載作用下，因彎扭作用在橫截面上將產(chǎn)生縱向正應(yīng)力和剪應(yīng)力，因橫向彎曲和扭轉(zhuǎn)變形將在箱梁各板中產(chǎn)生橫向彎曲應(yīng)力與剪應(yīng)力。- 5 - 哈爾濱

31、工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文如圖 2-1 所示，箱梁縱向彎曲將產(chǎn)生豎向變位，因而在橫截面上引起縱向正應(yīng)力 m及剪應(yīng)力 m；又如圖 2-1a)所示，圖中虛線所示應(yīng)力分布是按初等梁理論計算所得，這對于肋間距不大的箱梁無疑是正確的；但對于肋間距較大的箱形梁，由于翼板的剪力滯影響，其應(yīng)力分布將是不均勻的，即近肋處翼板中產(chǎn)生應(yīng)力高峰，而遠(yuǎn)肋板處則產(chǎn)生應(yīng)力低谷，如圖 2-1a)中實線所示應(yīng)力圖。這種現(xiàn)象稱為“剪力滯效應(yīng)”。對于肋距較大的寬箱梁，這種應(yīng)力高峰可達(dá)到相當(dāng)大的比例，必須引起重視。箱形梁的扭轉(zhuǎn)（這里指剛性扭轉(zhuǎn)，即受扭時箱形梁的周邊不變形）變形主要特征是扭轉(zhuǎn)角 q。箱梁受扭時分自由扭轉(zhuǎn)與約束扭轉(zhuǎn)。自由扭轉(zhuǎn)，是指箱梁受扭時截面各纖維的縱向變形是自由的，桿件斷面雖然出現(xiàn)凹凸，但縱向纖維無伸長縮短，自由翹曲，因而不產(chǎn)生縱向正應(yīng)力，只產(chǎn)生自由扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 t k（如圖 2-1b）；約束扭轉(zhuǎn)，是指當(dāng)箱梁受扭時縱向纖維變形不自由，受到拉伸或壓縮，截面不能自由翹曲。約束扭轉(zhuǎn)在截面上產(chǎn)生翹曲正應(yīng)力 dw和約束扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力t w（如圖 2-1c）。畸變（即受扭時截面周邊變形）的主要變形特征是畸變角。薄壁寬箱矩形截面受扭變形后，無法保持截面的投影仍為矩形?；儺a(chǎn)生翹曲正應(yīng)力 d dw和剪應(yīng)力 t dw，同時由于畸變而引起箱形截面各板橫向彎曲，在板內(nèi)產(chǎn)生橫向彎曲應(yīng)力 d dt（如圖 2-1d）。箱形梁承受偏心荷載