【博士】新型全无缝桥梁体系设计与试验研究【2007】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：博士 　　学位授予单位：湖南大学　　学位年度： 2007年　　本文提出了一种新的全无缝桥梁体系设计，即采用无缝桥梁与无缝接线路面相结合的设计方式，同时取消了桥梁桥面和接线路面的伸缩缝。论文对这种新型全无缝桥梁体系进行了系统的理论分析、试验研究以及实桥监测。主要研究成果如下：　　1．无缝桥梁的无缝接线路面构造设计研究　　(1)提出了无缝接线路面可能的加筋路面横断面形式：沥青混凝土面层，下设土工格栅加筋的水稳碎石层；沥青混凝土上面层，下设用钢筋加筋的连续配筋混凝土下面层。前者为半刚性路面设计范畴，后者为复合式刚性路面设计范畴。　　(2)根据不同的无缝接线路面横断面形式，提出了接线路面与无缝桥梁进行无缝联结的多种构造方式：采用斜置搭板、土工格栅与半刚性接线路面无缝联结；　　采用平置搭板、钢筋与复合式刚性接线路面无缝联结。　　(3)基于较为成熟的钢筋混凝土粘结一滑移理论，以无缝刚性接线路面为例，推导了接线路面与桥梁无缝联结时的配筋计算公式，裂缝宽度和裂缝间距计算公式，以及配筋长度计算公式，并编制了相应的电算程序(QDLJG)。　　(4)推导了温度上升时，无缝接线路面的影响长度以及对桥梁结构的附加推挤力的计算公式。　　(5)研究了车辆荷载作用下，无缝接线路面的整体承载能力问题，验证了无缝接线路面的承载能力满足要求。　　(6)研究了刚性接线路面板的板底摩阻系数朋、梁体变形量出、配筋率、厚度、混凝土强度、温差址等参数对无缝接线路面及桥梁梁体的影响。　　2．新型全无缝桥梁的整体结构受力变形性能研究　　(1)与传统设置路桥接缝的无缝桥梁结构相比，新型全无缝桥梁的温度变形受到了来自无缝接线路面的约束，约束力的大小与无缝接线路面底部的摩阻系数朋　　直接相关，这使得梁体的自由温度变形均有所减小，其中温度上升时的阻滞变形量较大。这与国外文献关于常规无缝桥梁设计研究中，认为“实际温度变形均小于计算值”、“温度下降的计算变形与有缝桥梁一致”、“而温度上升时的计算变形取桥长的2／3计算”的结论相吻合。　　(2)新型全无缝桥梁的温度变形受到了来自无缝接线路面的约束，使得梁体承受了附加轴向力和附加弯矩，其中温度下降时为附加轴拉力和梁端附加负弯矩，附加拉力增加了整个结构截面的抗拉要求，需增配钢筋；温度上升时，为附加轴压力和梁端附加正弯矩，附加压力对结构受力有利。影响最大的是边跨的内力，应加强边跨的配筋设计。　　3．无缝接线路面试验研究　　根据全无缝桥梁体系的无缝接线路面特殊的受力变形特点，设计了全新的加筋劈裂对比试验、土工加筋试件偏心受拉试验、地基梁水平拉伸试验、以及台后结构及接线路面的足尺模型试验，从材料到构件到整体结构系统地研究了半刚性无缝接线路面和刚性无缝接线的设计构造特点，逐步揭示了塑料格栅、玻纤格栅、钢筋等在无缝接线路面的加筋效果，验证了前述理论研究的成果。　　4．试验桥设计研究方面　　在多座试验桥上实现了路桥的全无缝设计，其中不仅有半刚性无缝接线路面的无缝桥梁，也有复合式刚性无缝接线路面的无缝桥梁，通车运营后的监测时间均超过一年，目前运营效果均良好，试验桥的桥面及接线路面完整而顺畅，行驶效果很好。　　

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