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寒冷地区中小跨径混凝土梁桥应用研究.pdf 107页
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申请同济大学工程硕士学位论文
寒冷地区中小跨径混凝土梁桥
培养单位：土木工程学院桥梁工程系
业：建筑与土木工程
研究生：王岩松
指导教师：李国平教授
校外导师：冷曦晨研究员
二00六年九月
目前我国北方寒冷地区桥梁存在混凝土渗透冻融破坏，冻胀破坏，除冰盐
侵蚀、温度应力和非对称冰压力造成结构损伤和破坏，以及工程实践中常见的
混凝土碳化，结构裂缝(钢筋锈蚀)，保护层剥落等问题。本文结合东北、华北和
西北地区大量的桥梁工程病害调查结果和具体工程实践，针对寒冷地区的环境
特点，从体系、构造、设计、施工等方面对常用中小混凝土简支梁桥，简支转
连续梁桥的工程应用和结构早期破坏与治理作了全面的分析和探讨。
按照引起桥梁病害的原因可将结构病害分成两类——物理化学损伤类和结
构损伤(裂缝)类。根据病害调查和工程实践分析，北方寒冷地区对耐久性影响最
大的是混凝土保护层厚度，其次是氯离子表面浓度、氯离子扩散速度。研究表
明，控制混凝土的碳化，避免或减低盐类侵蚀，改善混凝土的稳定性和抗裂性，
是解决环境侵蚀的有效技术措施。混凝土梁桥不能简单地只依靠常规配筋设计
来解决结构开裂问题，而应通过必要的构造设计，尽可能的减小结构裂缝的产
生，同时适当提高混凝土保护层厚度、合理考虑结构及构造配筋，解决桥梁结
构开裂问题。
本文针对北方地区最常见的混凝土空心板梁、T型梁和小箱梁三种构造形式
的优缺点进行对比分析。结合先简支后连续桥梁结构梁桥的结构特点，提出双
支座体系、单支座体系、无盖梁体系3种简支转连续结构体系形式，并对各自
的实用性和局限性进行研究。研究结果表明，混凝土简支梁和简支转连续梁桥
非常适合北方地区的气候和地域特点，具有构造简单，施工方便，温度应力和
冻胀等因素影响相对较小的优点。结合工程实践中的各种常见病害，通过在结
构体系、构造、设计与施工几个方面的研究探讨，认为严格控制结构疲劳破坏，
进行定量化桥梁耐久性设计，可靠的结构抗冻设计措施，合理的冬季施工技术
是解决北方寒冷地区桥梁早期损伤的关键，并根据工程病害的具体特点，提出
了相应的处理方法，
本文结合寒冷地区混凝土梁桥的计算特点，对结构温度应力和非对成冰压
力作用进行了系统的分析研究。研究表明结构构造设计应尽量减少自约束作用，
减少温度应力的影响，以解决结构开裂问题。建议参考新西兰规范或我国铁路
规范的温度曲线进行结构抗裂性验算，并在结构配筋设计时充分考虑温度应力
的作用。通过对冰压力问题的计算分析，证实在有凌汛的河流上，冰压力作用
往往成为控制设计的决定性因素，需要在体系和构造、设计和施工等方面采取
可靠的技术措施。实践证明，针对重点部位的特殊配筋设计是解决非对称冰压
力问题有效的和可靠的技术手段。
本文从混凝土桥梁的早期损伤与耐久性分析入手，对寒冷地区中小混凝土
梁桥的应用进行研究和探讨。具体从结构体系分析、构造特点研究、抗冻耐久
性设计研究、寒冷地区的施工工艺与病害防治、寒冷地区结构计算分析特点几
个方面展开技术研究工作。总结出寒冷地区混凝土桥梁的体系特点和构造特点，
针对混凝土桥梁早期损伤、温度裂缝、冻胀与冰压力破坏等工程问题，提出了
有效的解决方法和具体技术措施，并在工程实践进行了技术可行性验证，对寒
冷地区混凝士桥梁病害的防治，指导该地区桥梁设计与施工具有重要的理论与
实际意义。
关键词：混凝土梁桥，耐久性，构造，寒冷地区，应用研究
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