高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋結構特性研究.pdf

1、預應力混凝土連續(xù)剛構橋跨越能力強，施工技術成熟，工程造價低，外形美觀，行車舒適，是大跨徑橋梁的主選橋型。近年來，我國已修建了大量的連續(xù)剛構橋，80％以上的該種橋梁都出現(xiàn)了不同程度的病害，主梁跨中下?lián)吓c箱梁開裂尤為突出，嚴重危害結構安全，成為制約連續(xù)剛構橋進一步發(fā)展的關鍵技術難題。國內(nèi)外對此進行的理論與實踐研究表明，從材料性能和結構優(yōu)化角度尋求最佳的組合匹配是解決跨中下?lián)吓c箱梁開裂問題的主要途徑。 高強輕集料混凝土(High St

2、rength Light Weight Aggregate Concrete)具有輕質、高強、抗震性能好等優(yōu)點，國外已將其成功應用于連續(xù)剛構橋中，如挪威Stolma和Raftsundet橋：國內(nèi)，高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋的研究處于起步階段，工程應用尚屬空白。因此，本文從材料和結構優(yōu)化設計出發(fā)，提出了高強輕集料混凝土與普通混凝土最佳組合匹配的連續(xù)剛構橋結構，系統(tǒng)研究了其結構特性，有效解決了連續(xù)剛構橋跨中下?lián)吓c箱梁開裂問題；研究成果為高強

3、輕集料混凝土應用于連續(xù)剛構橋提供了理論依據(jù)和技術支撐，對提高橋梁的使用壽命、降低維護費用、確保橋梁運營安全具有重要的理論和實際意義。 本文的主要研究成果為： 1、簡要介紹了連續(xù)剛構橋的發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述了該橋型的結構體系特點，明確指出了連續(xù)剛構橋普遍存在的跨中下?lián)吓c箱梁開裂問題，提出了高強輕集料混凝土與普通混凝土最佳組合匹配的連續(xù)剛構橋結構。 2、結構與材料的合理匹配關系研究。從應力水平、結構位移和內(nèi)力三個指標，

4、系統(tǒng)研究了不同長度范圍、不同密度等級的高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋結構性能。研究結果表明：對于所研究的連續(xù)剛構橋，上部結構高強輕集料混凝土與普通混凝土的長度比例(L<,LC60>/L)取0.7左右較為合適；低密度等級的高強輕集料混凝土可更大幅度降低連續(xù)剛構橋跨中撓度、減小墩頂截面上下緣應力差值和墩頂區(qū)段負彎矩值。 3、橋梁長期變形分析?；诟邚娸p集料混凝土密度小和彈性模量低的雙重材料特性，系統(tǒng)分析了恒載、二期恒載及跨中集中荷載等不

5、同工況下高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋的長期變形性能。研究結果表明：高強輕集料混凝土能夠有效減小連續(xù)剛構橋主跨跨中后期下?lián)?；隨時間推移，高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋跨中撓度減小幅度增大。 4、箱梁抗剪、抗裂性能研究。從剪力、剪應力和主應力三個方面，系統(tǒng)研究了高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋腹板的抗剪和抗裂性能。研究結果表明：高強輕集料混凝土降低了連續(xù)剛構橋的剪力與剪應力值，增大了腹板主壓應力儲備，改善了連續(xù)剛構橋腹板的抗裂性能，連續(xù)剛構橋上

6、部結構的可設計性增強。 5、橋梁動力特性分析。采用子空間迭代法，量化計算分析了高強輕集料混凝土連續(xù)剛構橋的自振頻率、累積振型貢獻率和振型特點等。研究結果表明：高強輕集料混凝土在連續(xù)剛構橋中的應用，降低了其基頻與自振頻率。 本文的研究成果為連續(xù)剛構橋向大跨、重載、輕質方向發(fā)展開辟了新途徑；對于拓展高強輕集料混凝土的應用領域，推動大跨徑連續(xù)剛構橋的技術進步，促進橋梁工程與材料科學的學科交叉，具有重要的理論和實際意義。