论文部分内容阅读
本文以监控项目绒坝大桥为工程背景,运用工程常用杆系有限元软件Midas/Civil和实体软件Midas/FEA,再结合工程实践对连续刚构桥的预应力体系进行优化设计。提出了对纵向预应力束重新配束设计的同时取消腹板下弯束的思路,并加强了对竖向预应力束布置形式的设计,形成了以纵向顶板束、底板束以及竖向束为核心的预应力体系。针对预应力体系的优化设计做了以下研究工作:(1)总结了连续刚构桥的特点与研究现状,分析了连续刚构桥的发展趋势,并针对预应力设计提出了相关的问题。研究了目前连续刚构桥预应力优化设计的相关情况,提出了取消腹板下弯预应力束的思路,并对取消腹板下弯束的研究意义进行了分析。(2)采用基于合理成桥状态的预应力设计方法对取消腹板下弯束的纵向预应力束进行重新配束计算。并对合理成桥状态的特征、影响因素进行了研究,提出了合理成桥状态下纵向预应力束的整体设计思路。(3)运用有限元软件Midas/Civil对主梁内力的分布情况进行模拟分析。通过荷载平衡法计算出主梁各截面在合理成桥状态下所需预应力值,再通过弯曲应变能的平衡原理,推导出基于弯曲能量最小原理箱梁纵向预应力配束公式。运用推导出的配束公式对箱梁的顶板束和底板束进行重新配束计算,并在弯矩可行域的条件下对重新配束的结果进行了校核验算。(4)对取消腹板下弯束进行了可行性的理论分析,同时加强了对竖向预应力束的设计。对比分析了常规的垂直布置方式和倾斜布置方式下主梁腹板应力情况,最终得出了取消腹板下弯束后竖向预应力筋倾角的合理取值范围。并基于正交设计原理对竖向预应力筋间距的取值进行了16组正交试验,得出了合理布置间距。(5)针对取消腹板下弯束后竖向预应力筋倾角的合理取值范围,建立了9种不同的竖向预应力筋布置方案。运用Midas/FEA对不同的布置方案进行建模对比,分析不同竖向预应力布置方案下腹板内侧和外侧的竖向应力和最大剪切应力,得出了主梁各节段合理的竖向预应力布置方案。(6)介绍了竖向预应力筋作用下盲区的由来,运用实体有限元软件Midas/FEA,分别模拟1#到6#箱梁节段竖向预应力筋在垂直布置、倾斜10°、倾斜20°三种布置方式下预应力的扩散效应情况。通过提取腹板所在的竖向预应力筋位置的剖断面上竖向预压应力值,并分析8条应力传递路径下的应力值情况,得出各配束方式下预应力盲区情况。