節(jié)段施工體外預應力橋梁接縫構造及力學性能研究.pdf

1、預制節(jié)段施工體外預應力技術緊密結(jié)合著現(xiàn)代施工工藝和預應力的發(fā)展方向,具有施工速度快,對現(xiàn)有的交通影響小,體外索在使用期內(nèi)可更換等優(yōu)點,目前已得到世界各國的普遍認可,在橋梁工程中得到廣泛應用。國內(nèi)該技術的應用還處于起步階段,還沒有相應的設計規(guī)范可供參考,尤其是對接縫處的構造及力學性能還缺乏系統(tǒng)的研究。本文依托廣州市“體外預應力節(jié)段施工新技術研究”科技計劃項目,從理論和有限元數(shù)值模擬兩個方面對節(jié)段施工體外預應力橋梁接縫構造的力學性能進行研究

2、,其主要研究工作和成果如下：
　　 ⑴對預制節(jié)段施工體外預應力混凝土橋梁的國內(nèi)外發(fā)展和研究現(xiàn)狀進行了詳細闡述,指出了現(xiàn)階段研究存在的主要問題,提出了本文研究的主要內(nèi)容。
　　 ⑵詳細分析了節(jié)段施工體外預應力混凝土橋梁的濕接縫、膠接縫和干接縫三種接縫類型的特點、適用范圍以及施工工序。并對豎直接縫、斜接縫、階梯接縫和銷槽式接縫幾種常用和新型接縫構造形式進行了對比分析,給出了比選建議。最后,針對工程中常用的豎直接縫,給出了節(jié)段

3、接縫界面各區(qū)域的剪力鍵構造及作用,提出了剪力鍵構造尺寸應滿足的一般規(guī)定。
　　 ⑶分析對比了現(xiàn)有國內(nèi)外有關體外預應力束極限應力計算的規(guī)范和建議公式,總結(jié)了各自的特點,提出了比選建議,并在此基礎上采用傳統(tǒng)的截面計算方法給出了節(jié)段式體外預應力混凝土接縫處抗彎承載力的計算模型和公式。
　　 ⑷分析了國內(nèi)外節(jié)段接縫處剪切強度計算公式的不足,并根據(jù)現(xiàn)有試驗研究成果,提出了多鍵干接縫和膠接縫的抗剪強度簡化計算公式,并通過已有試驗進行

4、了驗證。
　　 ⑸應用ANSYS有限元程序建立了預制節(jié)段施工體外預應力接縫彎曲和剪切性能分析的非線性有限元模型。同時采用接觸單元模擬接縫問的相互作用,較好地解決了預制節(jié)段拼裝梁建模的關鍵問題。計算結(jié)果表明：體外預應力轉(zhuǎn)向處的應力集中現(xiàn)象較為明顯；接縫的開展初期速度較快,但隨著各縫的相繼張開,接縫的發(fā)展速度逐漸變緩,接縫的開裂使梁體產(chǎn)生了內(nèi)力重分布,在一定程度上提高了結(jié)構的延性；接縫界面各鍵齒的受力不均勻,其中靠近加載面的鍵齒受力

5、最大,往下依次減小,且各鍵齒的承壓剪力約為截面剪力的14％。
　　 ⑹通過建立比較模型對預應力束的配束形式、體外預應力束的二次效應以及轉(zhuǎn)向處的滑移等接縫彎曲性能影響因素和接縫構造類型、混凝土強度以及接縫界面的粗糙程度等剪切性能影響因素進行分析,得出了影響接縫力學性能的關鍵因素,提出了接縫的設計與施工建議。
　　 ⑺綜合分析了影響接縫耐久性能的主要因素,重點從體外預應力混凝土結(jié)構的材料、構造、施工和管理等方面提出了提高接縫