協(xié)作體系混凝土斜拉橋主梁裂縫成因分析與加固方法研究.pdf

1、混凝土斜拉橋以其在穩(wěn)定性和經(jīng)濟方面的優(yōu)勢成為近幾十年來大跨度橋梁設(shè)計中的優(yōu)選方案。然而，混凝土主梁的開裂問題也成為阻礙其發(fā)展的突出問題，成為學(xué)術(shù)界、工程界關(guān)注的焦點。為了分析斜拉橋混凝土主梁的開裂原因，本文以某協(xié)作體系獨塔混凝土斜拉橋為例，主要完成如下工作：
　?。?）分別闡述西側(cè)74.5m協(xié)作跨、主跨無索區(qū)以及東側(cè)49.5m協(xié)作跨的主梁裂縫分布情況，并對其裂縫形成原因進行初步分析。經(jīng)分析可知：集卡車等重型車輛荷載、拉壓支座的失效

2、、49.5m跨箱梁本身橫向剛度不足是造成箱梁開裂的可能原因。
　?。?）采用有限元分析軟件Midas/Civil建立全橋模型，按照設(shè)計荷載計算該橋在成橋階段和運營階段主梁腹板、頂板和底板的應(yīng)力，以驗證該橋在設(shè)計上是否滿足要求。計算結(jié)果表明：主梁在成橋階段和運營階段受力雖然滿足要求，但抗裂儲備較小。
　　（3）考慮到該橋自運營以來交通擁堵不斷，且大部分為集卡車等重型車輛，因此采用有限元方法計算分析集卡車正常通行和單側(cè)堵車兩種狀

3、況下兩側(cè)協(xié)作跨主梁腹板的應(yīng)力。結(jié)果表明，集卡車荷載作用下，主梁腹板應(yīng)力超限的部位與開裂位置相吻合。
　　（4）鑒于23號墩處的拉壓支座在運營過程中被壓碎而失效，主梁受力狀態(tài)發(fā)生改變。因此本文以兩側(cè)協(xié)作跨主梁腹板、頂板和底板應(yīng)力為研究對象，分析23號墩處拉壓支座失效對主梁受力狀態(tài)的影響。結(jié)果表明拉壓支座失效會造成24號墩處頂板橫向開裂。
　?。?）鑒于單梁模型并不能反映箱梁的空間應(yīng)力狀態(tài)，尤其是橫橋向受力狀態(tài)，因此采用ANSY

4、S建立49.5m跨實體有限元模型，對箱梁的橫向受力進行計算分析。計算結(jié)果表明：頂板和底板在直腹板附近的主拉應(yīng)力均遠超過限值，與該跨頂板和底板的順橋向裂縫分布位置完全一致。
　?。?）提出拆除實體塊、增設(shè)縱梁和橫隔板以及張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束等四個加固措施，以改善49.5m跨橫向剛度不足的狀況，并采用ANSYS軟件依次建立加固后的空間有限元模型，然后將加固前后的應(yīng)力進行對比，從而驗證此加固方案對控制該協(xié)作跨箱梁開裂的效果。計算結(jié)果表明：