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(jì)方面的優(yōu)勢(shì)成為近幾十年來(lái)大跨度橋梁設(shè)計(jì)中的優(yōu)選方案。然而，混凝土主梁的開(kāi)裂問(wèn)題也成為阻礙其發(fā)展的突出問(wèn)題，成為學(xué)術(shù)界、工程界關(guān)注的焦點(diǎn)。為了分析斜拉橋混凝土主梁的開(kāi)裂原因，本文以某協(xié)作體系獨(dú)塔混凝土斜拉橋?yàn)槔?，主要完成如下工作?br>　?。?）分別闡述西側(cè)74.5m協(xié)作跨、主跨無(wú)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(duì)其裂縫形成原因進(jìn)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(kāi)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(jì)荷載計(jì)算該橋在成橋階段和運(yùn)營(yíng)階段主梁腹板、頂板和底板的應(yīng)力，以驗(yàn)證該橋在設(shè)計(jì)上是否滿足要求。計(jì)算結(jié)果表明：主梁在成橋階段和運(yùn)營(yíng)階段受力雖然滿足要求，但抗裂儲(chǔ)備較小。
　?。?）考慮到該橋自運(yùn)營(yíng)以來(lái)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(jì)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(kāi)裂位置相吻合。
　?。?）鑒于23號(hào)墩處的拉壓支座在運(yùn)營(yíng)過(guò)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(duì)象，分析23號(hào)墩處拉壓支座失效對(duì)主梁受力狀態(tài)的影響。結(jié)果表明拉壓支座失效會(huì)造成24號(hào)墩處頂板橫向開(kāi)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(shí)體有限元模型，對(duì)箱梁的橫向受力進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)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(yuǎn)超過(guò)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(shí)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(gè)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(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證此加固方案對(duì)控制該協(xié)作跨箱梁開(kāi)裂的效果。計(jì)算結(jié)果表明：