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体内-体外混合配束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,目前在我国正逐渐兴起。如苏通长江大桥深水区引桥、上海长江大桥引桥、厦门BRT高架桥等工程都采用了这种结构类型。但由于该类桥梁在我国的应用起步时间较晚,与工程的逐渐广泛运用相比,国内对该类桥梁的研究深度还不够,现行公路桥规中没有针对节段预制拼装施工及体外预应力桥梁的相应条款。因此,本文以体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁为研究对象,对该类桥梁设计过程中的一些关键问题展开研究,主要内容有:
(1)体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁的基本构造
节段预制拼装施工技术和体外预应力技术的引入,使体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁中有许多不同于现浇体内预应力梁的构造,它们包括节段、接缝、剪力键、临时预应力张拉台座、转向块和锚固块等。对这些特殊构造的设置原则和具体设置方法,本文进行概括和讨论。
(2)体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁的设计计算
体内束与体外束的分配比例是该类桥梁设计中首先要面对的问题之一,本文从结合施工方法、改善结构性能和提高经济性等三个方面,探讨了体内束与体外束的合理比例设计原则。此外,对正常使用极限状态的预应力筋应力限值、接缝处的应力限值、体外预应力筋的极限应力和承载能力极限状态的强度折减等问题进行了讨论,并进行了算例分析。
(3)体外预应力筋的线形
阐述了体外预应力筋布置的一般原则,给出了该类桥梁中常见的通长体外预应力筋的预应力效率系数的计算方法,讨论了体外预应力筋的线形对效率系数的影响。
(4)节段预制拼装接缝的力学行为
在总结既有接缝试验研究的基础上,规划了接缝有限元分析模型,并通过ANSYS的接触分析和非线性分析,对于接缝和环氧接缝的抗剪性能及破坏形态进行了讨论。
(5)耐久性设计考虑
总结了体内-体外混合配束节段预制拼装桥梁耐久性问题的特点,并在参考耐久性设计与施工的相关规程以及国外的一些先进做法的基础上,给出了提高该类桥梁耐久性的若干建议。