高強(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)特性研究.pdf

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋跨越能力強(qiáng)，施工技術(shù)成熟，工程造價(jià)低，外形美觀，行車舒適，是大跨徑橋梁的主選橋型。近年來(lái)，我國(guó)已修建了大量的連續(xù)剛構(gòu)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(yán)重危害結(jié)構(gòu)安全，成為制約連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)難題。國(guó)內(nèi)外對(duì)此進(jìn)行的理論與實(shí)踐研究表明，從材料性能和結(jié)構(gòu)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(wèn)題的主要途徑。 高強(qiáng)輕集料混凝土(High St

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

3、輕集料混凝土應(yīng)用于連續(xù)剛構(gòu)橋提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對(duì)提高橋梁的使用壽命、降低維護(hù)費(fèi)用、確保橋梁運(yùn)營(yíng)安全具有重要的理論和實(shí)際意義。 本文的主要研究成果為： 1、簡(jiǎn)要介紹了連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述了該橋型的結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，明確指出了連續(xù)剛構(gòu)橋普遍存在的跨中下?lián)吓c箱梁開裂問(wèn)題，提出了高強(qiáng)輕集料混凝土與普通混凝土最佳組合匹配的連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)。 2、結(jié)構(gòu)與材料的合理匹配關(guān)系研究。從應(yīng)力水平、結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力三個(gè)指標(biāo)，

4、系統(tǒng)研究了不同長(zhǎng)度范圍、不同密度等級(jí)的高強(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)性能。研究結(jié)果表明：對(duì)于所研究的連續(xù)剛構(gòu)橋，上部結(jié)構(gòu)高強(qiáng)輕集料混凝土與普通混凝土的長(zhǎng)度比例(L<,LC60>/L)取0.7左右較為合適；低密度等級(jí)的高強(qiáng)輕集料混凝土可更大幅度降低連續(xù)剛構(gòu)橋跨中撓度、減小墩頂截面上下緣應(yīng)力差值和墩頂區(qū)段負(fù)彎矩值。 3、橋梁長(zhǎng)期變形分析?；诟邚?qiáng)輕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(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的長(zhǎng)期變形性能。研究結(jié)果表明：高強(qiáng)輕集料混凝土能夠有效減小連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨中后期下?lián)?；隨時(shí)間推移，高強(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)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(yīng)力和主應(yīng)力三個(gè)方面，系統(tǒng)研究了高強(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋腹板的抗剪和抗裂性能。研究結(jié)果表明：高強(qiáng)輕集料混凝土降低了連續(xù)剛構(gòu)橋的剪力與剪應(yīng)力值，增大了腹板主壓應(yīng)力儲(chǔ)備，改善了連續(xù)剛構(gòu)橋腹板的抗裂性能，連續(xù)剛構(gòu)橋上

6、部結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性增強(qiáng)。 5、橋梁動(dòng)力特性分析。采用子空間迭代法，量化計(jì)算分析了高強(qiáng)輕集料混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的自振頻率、累積振型貢獻(xiàn)率和振型特點(diǎn)等。研究結(jié)果表明：高強(qiáng)輕集料混凝土在連續(xù)剛構(gòu)橋中的應(yīng)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(gòu)橋向大跨、重載、輕質(zhì)方向發(fā)展開辟了新途徑；對(duì)于拓展高強(qiáng)輕集料混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域，推動(dòng)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)橋梁工程與材料科學(xué)的學(xué)科交叉，具有重要的理論和實(shí)際意義。