【博士】新型全無縫橋梁體系設(shè)計與試驗研究【2007】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　本文提出了一種新的全無縫橋梁體系設(shè)計，即采用無縫橋梁與無縫接線路面相結(jié)合的設(shè)計方式，同時取消了橋梁橋面和接線路面的伸縮縫。論文對這種新型全無縫橋梁體系進行了系統(tǒng)的理論分析、試驗研究以及實橋監(jiān)測。主要研究成果如下：　　1．無縫橋梁的無縫接線路面構(gòu)造設(shè)計研究　　(1)提出了無縫接線路面可能的加筋路面橫斷面形式：瀝青混凝土面層，下設(shè)土工格柵加筋的水穩(wěn)碎石層；瀝青混凝土上面層，下設(shè)用鋼筋加筋的連續(xù)配筋混凝土下面層。前者為半剛性路面設(shè)計范疇，后者為復(fù)合式剛性路面設(shè)計范疇。　　(2)根據(jù)不同的無縫接線路面橫斷面形式，提出了接線路面與無縫橋梁進行無縫聯(lián)結(jié)的多種構(gòu)造方式：采用斜置搭板、土工格柵與半剛性接線路面無縫聯(lián)結(jié)；　　采用平置搭板、鋼筋與復(fù)合式剛性接線路面無縫聯(lián)結(jié)?！　?3)基于較為成熟的鋼筋混凝土粘結(jié)一滑移理論，以無縫剛性接線路面為例，推導(dǎo)了接線路面與橋梁無縫聯(lián)結(jié)時的配筋計算公式，裂縫寬度和裂縫間距計算公式，以及配筋長度計算公式，并編制了相應(yīng)的電算程序(QDLJG)?！　?4)推導(dǎo)了溫度上升時，無縫接線路面的影響長度以及對橋梁結(jié)構(gòu)的附加推擠力的計算公式?！　?5)研究了車輛荷載作用下，無縫接線路面的整體承載能力問題，驗證了無縫接線路面的承載能力滿足要求。　　(6)研究了剛性接線路面板的板底摩阻系數(shù)朋、梁體變形量出、配筋率、厚度、混凝土強度、溫差址等參數(shù)對無縫接線路面及橋梁梁體的影響。　　2．新型全無縫橋梁的整體結(jié)構(gòu)受力變形性能研究　　(1)與傳統(tǒng)設(shè)置路橋接縫的無縫橋梁結(jié)構(gòu)相比，新型全無縫橋梁的溫度變形受到了來自無縫接線路面的約束，約束力的大小與無縫接線路面底部的摩阻系數(shù)朋　　直接相關(guān)，這使得梁體的自由溫度變形均有所減小，其中溫度上升時的阻滯變形量較大。這與國外文獻關(guān)于常規(guī)無縫橋梁設(shè)計研究中，認為“實際溫度變形均小于計算值”、“溫度下降的計算變形與有縫橋梁一致”、“而溫度上升時的計算變形取橋長的2／3計算”的結(jié)論相吻合?！　?2)新型全無縫橋梁的溫度變形受到了來自無縫接線路面的約束，使得梁體承受了附加軸向力和附加彎矩，其中溫度下降時為附加軸拉力和梁端附加負彎矩，附加拉力增加了整個結(jié)構(gòu)截面的抗拉要求，需增配鋼筋；溫度上升時，為附加軸壓力和梁端附加正彎矩，附加壓力對結(jié)構(gòu)受力有利。影響最大的是邊跨的內(nèi)力，應(yīng)加強邊跨的配筋設(shè)計?！　?．無縫接線路面試驗研究　　根據(jù)全無縫橋梁體系的無縫接線路面特殊的受力變形特點，設(shè)計了全新的加筋劈裂對比試驗、土工加筋試件偏心受拉試驗、地基梁水平拉伸試驗、以及臺后結(jié)構(gòu)及接線路面的足尺模型試驗，從材料到構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地研究了半剛性無縫接線路面和剛性無縫接線的設(shè)計構(gòu)造特點，逐步揭示了塑料格柵、玻纖格柵、鋼筋等在無縫接線路面的加筋效果，驗證了前述理論研究的成果?！　?．試驗橋設(shè)計研究方面　　在多座試驗橋上實現(xiàn)了路橋的全無縫設(shè)計，其中不僅有半剛性無縫接線路面的無縫橋梁，也有復(fù)合式剛性無縫接線路面的無縫橋梁，通車運營后的監(jiān)測時間均超過一年，目前運營效果均良好，試驗橋的橋面及接線路面完整而順暢，行駛效果很好?！　?

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