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大跨度预应力混凝土T型刚构桥病害机理分析与治理方法研究
| 论文题名： | 大跨度预应力混凝土T型刚构桥病害机理分析与治理方法研究 |
| 关键词： | T型刚构桥;箱梁桥;病害机理分析;挂梁置换 |
| 摘要： | T型刚构桥是我国上世纪60年代至90年代使用频率较高的一种桥型，随着运营时间的增长，该种桥型的病害问题日益严重，准确的识别桥梁病害、科学的分析病害机理、有效的提出治理方案是解决桥梁病害问题的基本思路。特别是在我国“交通强国”战略的背景下，通过病害机理分析和治理方案设计来延长旧桥使用寿命，不仅能够提高使用安全性，还能避免资源的浪费，节约成本，让桥梁工程能够朝着绿色可持续的方向健康发展。 本文基于T型刚构桥的发展历史、桥梁病害分析与治理的研究现状，以及常见的病害和治理方案，首先从T型刚构箱梁桥的构造特点、计算理论、施工工艺等方面对该种桥型的病害进行定性的分析和讨论。然后依托工程，对悬臂端部下挠和腹板斜裂缝相关病害产生的机理进行分析和研究。 并基于有限元分析，结合理论分析和工程经验，从混凝土的收缩徐变、竖向和纵向预应力损失、超载效应三个方面进行病害的机理分析，将腹板主拉应力作为判断是否会产生腹板斜裂缝的指标，将悬臂端部的下挠值作为衡量悬臂端部下挠的指标。在Abaqus中建立实体单元局部模型，采取实体力筋法模拟竖向预应力钢筋和纵向预应力钢束，通过降温法对其施加预应力，分析在双向预应力不同程度损失的工况下腹板的主拉应力变化。在MidasCivil中建立梁单元整体模型，模拟T型刚构桥从施工阶段到运营多年的各项效应，计算得到在不同病害工况下的应力水平和悬臂端部挠度，找到可能产生两种典型病害的原因。 结果表明收缩徐变对端部下挠的影响较大，但运营数十年的旧桥受其影响将不会再加深。竖向预应力受施工质量影响损失量较大，对腹板开裂的控制效果欠佳。纵向预应力的损失会使悬臂根部和端部的主拉应力增大，甚至超限，产生腹板斜裂缝，同时造成端部的下挠。长期超载对悬臂端部的主拉应力影响较大。最后在病害机理分析的基础上进行病害治理，提出混凝土挂梁置换为钢箱梁的治理方案，通过减载调整挠度，降低桥梁内力和应力水平。 |
| 作者： | 刘垚君 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张连振 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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