【博士】新型全無(wú)縫橋梁體系設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究【2007】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：湖南大學(xué)　　學(xué)位年度： 2007年　　本文提出了一種新的全無(wú)縫橋梁體系設(shè)計(jì)，即采用無(wú)縫橋梁與無(wú)縫接線(xiàn)路面相結(jié)合的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)取消了橋梁橋面和接線(xiàn)路面的伸縮縫。論文對(duì)這種新型全無(wú)縫橋梁體系進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析、試驗(yàn)研究以及實(shí)橋監(jiān)測(cè)。主要研究成果如下：　　1．無(wú)縫橋梁的無(wú)縫接線(xiàn)路面構(gòu)造設(shè)計(jì)研究　　(1)提出了無(wú)縫接線(xiàn)路面可能的加筋路面橫斷面形式：瀝青混凝土面層，下設(shè)土工格柵加筋的水穩(wěn)碎石層；瀝青混凝土上面層，下設(shè)用鋼筋加筋的連續(xù)配筋混凝土下面層。前者為半剛性路面設(shè)計(jì)范疇，后者為復(fù)合式剛性路面設(shè)計(jì)范疇?！　?2)根據(jù)不同的無(wú)縫接線(xiàn)路面橫斷面形式，提出了接線(xiàn)路面與無(wú)縫橋梁進(jìn)行無(wú)縫聯(lián)結(jié)的多種構(gòu)造方式：采用斜置搭板、土工格柵與半剛性接線(xiàn)路面無(wú)縫聯(lián)結(jié)；　　采用平置搭板、鋼筋與復(fù)合式剛性接線(xiàn)路面無(wú)縫聯(lián)結(jié)?！　?3)基于較為成熟的鋼筋混凝土粘結(jié)一滑移理論，以無(wú)縫剛性接線(xiàn)路面為例，推導(dǎo)了接線(xiàn)路面與橋梁無(wú)縫聯(lián)結(jié)時(shí)的配筋計(jì)算公式，裂縫寬度和裂縫間距計(jì)算公式，以及配筋長(zhǎng)度計(jì)算公式，并編制了相應(yīng)的電算程序(QDLJG)?！　?4)推導(dǎo)了溫度上升時(shí)，無(wú)縫接線(xiàn)路面的影響長(zhǎng)度以及對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的附加推擠力的計(jì)算公式?！　?5)研究了車(chē)輛荷載作用下，無(wú)縫接線(xiàn)路面的整體承載能力問(wèn)題，驗(yàn)證了無(wú)縫接線(xiàn)路面的承載能力滿(mǎn)足要求?！　?6)研究了剛性接線(xiàn)路面板的板底摩阻系數(shù)朋、梁體變形量出、配筋率、厚度、混凝土強(qiáng)度、溫差址等參數(shù)對(duì)無(wú)縫接線(xiàn)路面及橋梁梁體的影響?！　?．新型全無(wú)縫橋梁的整體結(jié)構(gòu)受力變形性能研究　　(1)與傳統(tǒng)設(shè)置路橋接縫的無(wú)縫橋梁結(jié)構(gòu)相比，新型全無(wú)縫橋梁的溫度變形受到了來(lái)自無(wú)縫接線(xiàn)路面的約束，約束力的大小與無(wú)縫接線(xiàn)路面底部的摩阻系數(shù)朋　　直接相關(guān)，這使得梁體的自由溫度變形均有所減小，其中溫度上升時(shí)的阻滯變形量較大。這與國(guó)外文獻(xiàn)關(guān)于常規(guī)無(wú)縫橋梁設(shè)計(jì)研究中，認(rèn)為“實(shí)際溫度變形均小于計(jì)算值”、“溫度下降的計(jì)算變形與有縫橋梁一致”、“而溫度上升時(shí)的計(jì)算變形取橋長(zhǎng)的2／3計(jì)算”的結(jié)論相吻合?！　?2)新型全無(wú)縫橋梁的溫度變形受到了來(lái)自無(wú)縫接線(xiàn)路面的約束，使得梁體承受了附加軸向力和附加彎矩，其中溫度下降時(shí)為附加軸拉力和梁端附加負(fù)彎矩，附加拉力增加了整個(gè)結(jié)構(gòu)截面的抗拉要求，需增配鋼筋；溫度上升時(shí)，為附加軸壓力和梁端附加正彎矩，附加壓力對(duì)結(jié)構(gòu)受力有利。影響最大的是邊跨的內(nèi)力，應(yīng)加強(qiáng)邊跨的配筋設(shè)計(jì)。　　3．無(wú)縫接線(xiàn)路面試驗(yàn)研究　　根據(jù)全無(wú)縫橋梁體系的無(wú)縫接線(xiàn)路面特殊的受力變形特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了全新的加筋劈裂對(duì)比試驗(yàn)、土工加筋試件偏心受拉試驗(yàn)、地基梁水平拉伸試驗(yàn)、以及臺(tái)后結(jié)構(gòu)及接線(xiàn)路面的足尺模型試驗(yàn)，從材料到構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地研究了半剛性無(wú)縫接線(xiàn)路面和剛性無(wú)縫接線(xiàn)的設(shè)計(jì)構(gòu)造特點(diǎn)，逐步揭示了塑料格柵、玻纖格柵、鋼筋等在無(wú)縫接線(xiàn)路面的加筋效果，驗(yàn)證了前述理論研究的成果。　　4．試驗(yàn)橋設(shè)計(jì)研究方面　　在多座試驗(yàn)橋上實(shí)現(xiàn)了路橋的全無(wú)縫設(shè)計(jì)，其中不僅有半剛性無(wú)縫接線(xiàn)路面的無(wú)縫橋梁，也有復(fù)合式剛性無(wú)縫接線(xiàn)路面的無(wú)縫橋梁，通車(chē)運(yùn)營(yíng)后的監(jiān)測(cè)時(shí)間均超過(guò)一年，目前運(yùn)營(yíng)效果均良好，試驗(yàn)橋的橋面及接線(xiàn)路面完整而順暢，行駛效果很好?！　?

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