大跨PC連續(xù)剛構(gòu)橋墩剛度工作機(jī)理及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近幾十年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力快速提升，橋梁建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，大跨徑橋梁的建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多。連續(xù)剛構(gòu)橋具有伸縮縫少，整體性能好，結(jié)構(gòu)剛度大，抗震性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)橋，墩、梁內(nèi)力分配由墩梁剛度比決定;墩身剛度過小，墩頂主梁分配的彎矩較小，這會(huì)加劇主梁的下?lián)?，增大主梁開裂的風(fēng)險(xiǎn);墩身剛度過大，橋墩不能適應(yīng)由溫度變化、混凝土收縮徐變等因素引起的主梁縱向變形，會(huì)引起較大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。橋墩剛度主要受墩型、墩高、截面尺寸及墩身混凝土

2、彈性模量的影響，分析各因素對(duì)橋墩剛度的影響可為連續(xù)剛構(gòu)橋在設(shè)計(jì)中進(jìn)行橋墩剛度調(diào)整提供參考，對(duì)優(yōu)化墩梁內(nèi)力分配，控制主梁跨中下?lián)暇哂兄匾饬x。本文以在建絨壩大橋?yàn)楣こ瘫尘?，針?duì)橋墩剛度做了以下方面的研究工作:
　　1、總結(jié)分析了連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)及發(fā)展歷程，對(duì)橋墩剛度合理性問題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并介紹了連續(xù)剛構(gòu)橋常用的橋墩形式及其特點(diǎn)，對(duì)橋墩的剛度理論和公式進(jìn)行了論述和推導(dǎo)。
　　2、采用有限元軟件Midas/civi

3、l進(jìn)行分析，針對(duì)不同墩型，分析橋墩幾何參數(shù)（墩高、截面面積）變化對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋主要力學(xué)指標(biāo)的影響。分析結(jié)果表明:橋墩剛度變化對(duì)主梁內(nèi)力及變形影響較小，對(duì)墩身內(nèi)力和變形影響顯著;當(dāng)橋墩高度小于60m時(shí)采用單肢實(shí)心墩較為合適，當(dāng)橋墩高度介于60m至100m時(shí)最適合采用雙肢實(shí)心墩，而對(duì)于100m以上高墩宜采用抗推剛度較大的單肢箱型墩。
　　3、通過研究混凝土強(qiáng)度等級(jí)、橋墩配筋率對(duì)墩身混凝土彈性模量的影響，得出了不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)和不同橋墩

4、配筋率下墩身混凝土彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明:通過增大混凝土強(qiáng)度等級(jí)的方法來(lái)提高橋墩剛度不經(jīng)濟(jì)，橋墩混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C35～C55范圍內(nèi)選取較為合理;橋墩配筋率對(duì)墩身彈模影響較大，當(dāng)橋墩配筋率大于2.5％后，應(yīng)考慮鋼筋作用對(duì)橋墩彈性模量的影響。
　　4、利用正交分析法研究橋墩設(shè)計(jì)參數(shù)（墩高、縱向?qū)挾?、雙肢間距）對(duì)不同跨徑下的雙肢實(shí)心墩力學(xué)行為的影響。由單因素敏感性分析得出:墩高對(duì)墩底應(yīng)力的影響最為顯著，主跨徑對(duì)墩頂

5、水平位移的影響最顯著，截面面積對(duì)最大懸臂狀態(tài)穩(wěn)定安全系數(shù)影響最顯著。
　　5、以灰色關(guān)聯(lián)分析法為優(yōu)化評(píng)定方法，選取橋墩墩底應(yīng)力、墩頂水平位移、穩(wěn)定安全系數(shù)及混凝土用量4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行基于指標(biāo)可靠度的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)，得到了適用于各個(gè)指標(biāo)的最優(yōu)橋墩參數(shù)組合，當(dāng)主跨徑在120m左右時(shí)墩高合理取值在65m～75m，橋墩縱向?qū)挾群碗p肢間距取值在3m～4m較為合適。
　　6、以型鋼—混凝土橋墩為例，分析普通混凝土橋墩配置型鋼后對(duì)墩項(xiàng)水平位移