预应力钢—混凝土桥梁的应用研究
来源:优易学  2011-12-22 15:45:01   【优易学:中国教育考试门户网】   资料下载   建筑书店

 2理论与试验研究
  预应力组合板梁桥是由Dischinger于1949年首先提出的[3].在他的两篇论文里,对简支梁桥,连续板梁桥,悬索桥和高速公路拱桥以及铁路桥梁等预应力组合结构体系,提出一种基本的分析理论并提出了高强钢丝可用作预应力钢索。此外,他还提出通过使用混凝土来加强连续板梁的下弦。
  1950年,Coff通过拉伸钢丝使组合钢梁和混凝土板体系获得预应力而被授予美国专利。考试大论坛
  1959年,Szilard讨论了同时应用弹性假定和近似极限的方法对预应力组合板梁的分析。
  1963年,Hoadley研究了沿全长施加恒定的偏心预应力的简支预应力组合钢梁。
  Reagan和Krahl讨论了在常规组合设计工作应力内通过使用盖板来增加横截面的惯性矩。这类预应力组合梁已广泛在桥梁结构中使用。
  1973年,Knowles出版的著作中讨论了通过钢绞线给单跨板梁施加预应力。他还研究了通过反拱来施加预应力的方法。Roik讨论了在连续组合梁中施加预应力的方法;而Gibshman研究了通过施加预应力来增强组合梁中钢筋混凝土板工作性能的方法。
  Anand研究了短跨桥的简支纵梁的预应力设计,这种桥上在具有初始应力的轧制梁的翼缘上焊接了高强盖板。
  1987年,P.K.Basu等对一根两跨连续组合梁进行了试验研究,认为对负弯矩区混凝土板施加预应力可消除荷载作用下的裂缝,增强混凝土的耐久性,提高负弯矩区的抗弯能力,节约材料和维修费用。
  1990年,J.B.Kennedy  和N.F.Grace对负弯矩区是预应力混凝土板的连续组合板桥模型进行了静载,疲劳和振动试验[12],得出的结论与P.K.Basu等人的认为基本一致。
  1995年,L.Dezi,G.Leomi和A.M.  Tarantino对负弯矩区为预应力混凝土板的连续组合梁在长期荷载下,由于负弯矩区混凝土板开裂及部分共同作用所致进行了粘弹药性分析[13],认为预制或现浇混凝土的时间效应很重要。
  波纹钢腹板体外预应力混凝土箱梁这种新颖的桥型一出现就引起了世界许多工程师和学者的关注。对这种桥梁结构力学性能的分析研究也随之开始。1960年,美国的Peterson教授就开始了波纹板梁的抗剪研究。随后,瑞典的Dergtelt和德国的Linder等人也加入这一结构的研究行列。从1989年至今,美国的M.Elgaaly等人对该结构进行了较为系统的研究。先后对波纹钢腹板的剪切屈曲以及波纹板梁的抗弯性能进行了一系列的理论分析和实验研究工作,为这种新结构的发展和推广奠定了一定的理论基础。
  预应力钢—混凝土桥梁在我国研究起步较晚。80年代初虽出现少量工程应用,但当时未考虑其组合效应,而仅仅把它作为强度储备,提高安全度或方便施工。此后的时间里,国内一些高校对采用拴钉剪力连接件的钢—混凝土组合梁进行了深入的试验和理论研究,包括抗弯承载力、刚度、滑移效应、纵向抗剪和拴钉连接件的实际抗剪承载力、混凝土板纵向抗剪计算方法等,提出考虑滑移效应的钢—混凝土组合梁变形计算的折减刚度法[14],并建立了考虑滑移效应的组合梁截面刚度和抗弯强度的简化实用计算公式,同时考虑了混凝土徐变和混凝土收缩的影响。折减刚度法对组合梁计算分析的换算截面法进行了改进,是对组合梁计算理论的发展。
  3.发展展望
  工程应用表明,与单独钢梁工作相比,预应力钢—混凝土桥梁可节省钢材30%-45%,挠度可减少50%或降低梁高20%-40%;与普通钢—混凝土组合梁相比,施加预应力后可节省钢材10%-30%,降低造价10-20%.因此,预应力钢—混凝土桥梁是很有市场发展前景的。
  预应力钢梁与高强混凝土结合在一起形成了结合梁是新材料和新结构的有机结合,这将是预应力桥梁未来发展的一个方向。
  预应力钢管混凝土结构是现代桥梁今后发展的一个重要方向。将预应力技术应用到钢管混凝土结构中,形成预应力钢管混凝土桥梁,充分发挥钢结构、管结构、细管高性能混凝土等诸多优越性,综合成为最佳效益,可望推动桥梁结构等向大跨、大空间、重载、动载方向发展。
  随着工程结构跨度的增加,减轻上部结构自重成为人们关注的首要问题。波形钢腹板体外预应力组合箱梁是国外新兴一种新型的钢—混凝土桥梁形式。这种结构能够实现主梁的轻型化,进而减轻下部结构的工程量。随着对这一新型结构分析与研究的不断深入,该类结构将在我国桥梁工程建设中得到应用。

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