单箱双室连续刚构桥施工期的剪力滞效应研究

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连续刚构桥在我国被应用的越来越广泛,随着车道数的增多,单箱双室连续刚构桥在我国应用逐渐增多。国内预应力混凝土连续刚构桥大多采用悬臂施工法,因此施工过程中单箱双室主梁剪力滞效应显著,如果忽略施工过程中的剪力滞效应可能会影响整个桥梁结构的安全。本文以主跨为120m的遵义市仁江河大桥(单箱双室连续刚构桥)为工程依托进行研究,运用实体有限元和杆系有限元建立仁江河大桥有限元模型,对单箱双室连续刚构桥悬臂施工阶段的剪力滞效应变化规律进行了分析。主要完成了以下内容:(1)基于能量变分法,假定纵向位移为k次时,推导了单箱单室箱梁的一般表达式。建立单箱双室箱梁截面的控制微分方程,并推导出应力计算表达式,对几种等截面双室箱梁的剪力滞计算公式进行了求解。(2)以仁江河大桥实测数据为参考,分析了单箱双室箱梁边跨跨中截面处的顶板和底板的正应力随施工阶段的变化规律。(3)建立仁江河大桥的MIDAS/CIVIL和MIDAS/FEA有限元模型,对主要截面随不同施工工况下的剪力滞效应进行分析,总结了施工阶段的梁段随施工工况的剪力滞系数变化规律;建立几种不同的荷载作用模型分析自重和预应力下剪力滞系数的变化规律,分析得到预应力对箱梁剪力滞效应影响最大。(4)以仁江河大桥悬臂根部截面为参考截面,建立不同的空间实体模型和杆系模型,分析了几何参数,如宽跨比、宽高比、顶板厚度、腹板厚度、承托尺寸对单箱双室箱梁剪力滞效应的影响。分析了不同荷载,如集中力、均布力对箱梁剪力滞效应的影响。通过本文研究,可以得出以下结论:(1)单箱双室连续刚构桥在整个施工过程中剪力滞效应一直存在,悬臂施工阶段混凝土浇筑和预应力张拉对剪力滞效应影响显著,混凝土浇筑时会加剧剪力滞效应,预应力张拉会减小剪力滞效应;(2)中跨合龙和二期恒载作用会使剪力滞效应减小;(3)通过参数分析发现宽跨比和宽高比对剪力滞效应影响较大,承托尺寸对剪力滞影响较大,腹板、顶板厚度对剪力滞效应影响不显著。
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