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节段预制拼装桥梁因其具有良好的技术合理性、耐久性和经济性,在国内外得到了广泛应用。本文以南京长江四桥节段预制拼装4×50m连续刚构为工程背景,针对该类桥梁设计中的一些关键问题,开展其静力及抗震性能研究,主要内容有:
(1)节段预制拼装合理施工顺序
结合南京四桥节段预制拼装刚构的结构特点,研究不同墩顶湿接头浇筑和体外束张拉工序对结构受力的影响,推荐采用“先两边、后中间”的合龙顺序。
(2)环境温度对连续刚构的作用效应分析
分别研究了梯度温差及季节温差对连续刚构的影响,研究表明温度对结构的影响不容忽视,量值与活载相当。
(3)墩顶湿接头水化热作用效应分析
对于预制节段拼装的混凝土桥梁,采用先简支后连续的施工方法,存在墩顶后浇湿接头,为大体积混凝土,周围散热条件差,水化热反应下产生的温度应力可能会造成该处箱体的开裂。分析表明,水化反应第4天温度达到最大值43℃,最大腹板拉应力为3.4MPa。
(4)收缩徐变
收缩徐变模式的不确定性受到多种因素的影响,通过采用国内外常用的几种收缩徐变预测模式来进行分析,比较混凝土收缩徐变对结构变形和内力影响的变化范围。此外,预制节段的龄期将对桥梁施工产生较大地影响,存梁时间太短,会导致后期收缩徐变较大,产生较大地不利影响;存梁时间太长,则会大大的影响工期。建议存梁期为210天左右。
同时,由于墩顶湿接头与预制节段存在龄期的差别,这就使得两者的后期收缩徐变不同,变形也不同,这将会对结构产生一定的内力,经计算,其量值与活载相当。
(5)抗震性能研究
对结构的动力特性进行分析,通过计算其自振频率,振型分析,总结其自振规律;同时考虑设计烈度和场地条件,采用反应谱方法对其进行地震反应分析。分析表明,该连续刚构的顺桥向振型最先出现,且最矮的墩内力最大。