基于线桥一体化的高铁无砟轨道刚构桥设计

基于线桥一体化的高铁无砟轨道刚构桥设计DesignofHigh-speedRailwayBallastlessTrackRigidFrameBridgeBasedonTheIntegrationofWireandBridge目录TOC\o"1-5"\u第1章绪论 ——钢筋与孔道之间的摩擦系数；——考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。两者的值如表5-5所示。表5-5取值管道类型橡胶管抽芯成型的管道0.550.0015铁皮管道0.350.0030金属波纹管0.20～0.260.0020～0.0030本设计中采用金属波纹管，取0.25；取0.0025。(2)(5-2)式中，——预应力钢筋的有效长度(m)；——锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值(mm)。此模型采用。(3)(5-3)式中，——取几个控制截面上正应力的平均值()；——在所计算的钢筋张拉后再行张拉的钢筋根数。(4)(5-4)式中，——松弛系数，对钢丝、钢绞线低松弛时。当时，(5-5)当时，(5-6)(5)(5-7)(5-8)(5-9)式中，——混凝土徐变系数的终极值；——混凝土收缩应变的终极值；——梁的配筋率换算系数；——普通钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；、——预应力钢筋及普通钢筋的截面面积()；——净截面面积()；——预应力筋与普通钢筋重心到截面重心轴的距离()；——截面回转半径()；I——截面惯性矩()。钢束组预应力损失可由Midas导出。其可以分别算出由弹性变形损失、徐变和收缩损失、松弛损失造成的预应力损失。不在这里一一赘述，给出钢束（中跨d8-2）的损失计算表，如表5-6所示。表5-6钢束（中跨d8-2）的预应力损失结果()单元位置弹性变形损失徐变/收缩损失松弛损失总损失值35I-2.31-7.410.00211.1536I-2.35-8.47-0.54172.8138I-1.61-11.21-1.89155.4439I-0.64-15.04-2.09155.3940I0.39-19.02-2.33155.0541I1.49-23.46-2.55155.3542I2.63-28.25-2.68157.2743I3.36-29.54-3.02153.1444I3.59-28.56-3.12150.6545I4.38-30.89-3.27150.1046I5.42-42.10-3.34159.3147I4.55-31.00-3.54146.3848I4.33-30.65-3.46147.3749I3.87-29.96-3.37148.3850I3.35-29.37-3.02152.9751I2.24-24.09-2.90150.4952I1.17-19.42-2.68149.8953I0.14-15.29-2.44150.0554I-0.86-11.24-2.23149.8655I-1.71-8.06-1.89152.3856I-2.41-5.47-0.54169.87第6章普通钢筋和箍筋的配置6.1普通钢筋的配置在此模型中，刚构桥为受弯构件。它除了配置预应力筋外，还需配置各种形式的普通钢筋。一般可按正常使用极限状态要求进行普通钢筋的配置。上部普通钢筋布置两排每排的HRB335热轧钢筋，下部普通钢筋布置两排每排的HRB335热轧钢筋。跨中截面处的，,中支座处的，,取的HRB335钢筋460根。根据TB1002-2017的规范在运营荷载作用下的截面受拉边缘，应按规范要求设置普通力筋，如表6-1所示。表6-1普通钢筋配置规范要求设计实况对于不允许出现拉应力的构件，，。此模型采用了的热轧钢筋，。结构的最外层钢筋(含箍筋)的，对于顶板有保护层的最外层钢筋。普通钢筋的配筋率按不小于截面面积的0.4%计算6.2箍筋的配置箍筋除了可以固定钢筋骨架，使钢筋和混凝土共同作用，还能承受剪力，满足配箍率。根据TB10092-2017的规范进行设置箍筋。如果采用的是非预应力箍筋，应符合规范要求。表6-2箍筋配置规范要求设计实况箍筋直径腹板箍筋，并用HRB335钢筋取，在布置有预应力筋的翼缘中，应设置闭合形箍筋，；而在梁跨段部500mm范围翼缘内，，续表6-2当翼缘宽度，箍筋的肢数采用的箍筋肢数为四肢箍和八肢箍而当时，箍筋可以不用考虑计算其应力：当时，箍筋需按承担主拉应力的40%进行设计。此模型中，由于，故不考虑计算其应力。此模型采用在中支座处等间距布置()，且采用八肢箍筋，型号为HRB335热轧钢筋；其余部分等间距布置()，且采用四肢箍筋，型号为HRB335热轧钢筋。第7章箱型梁截面检算由于此模型的上部结构为全预应力混凝土，在正常使用情况下，混凝土截面不应该产生拉应力。根据TB10092-2017的规范，可知截面验算的内容可分为正截面抗弯强度验算、斜截面抗剪强度验算、正截面和斜截面抗裂性验算、混凝土的压应力和剪应力验算、预应力筋应力验算、传力锚固阶段的验算以及变形验算。7.1正截面强度验算在验算箱型截面时，可以将箱型截面简化成T型截面进行计算。简化方法遵循的三个原则：形心不变、面积不变、惯性矩相等。具体步骤为：将箱型梁两个腹板的厚度合并成为T梁腹板，且保持梁的高度相同。若受正弯矩，则将主梁的翼缘板转化成T梁翼缘板。当符合条件(7-1)应按宽度为的矩形截面计算，其要求如下：T形截面伸出的翼缘板对称时，板的计算宽度应采用三个式子的最小值进行计算，即为。此模型以跨中截面为例，进行各种验算。首先把箱形梁截面转化成T形截面进行计算。转化后各部分尺寸如下。，，，，，，，，，，。所以，；再根据TB10092-2017的规范中的第7.2.3条，进行正截面强度的验算。其中性轴位置按下面的公式确定：(7-2)(7-3)(7-4)式中，——计算弯矩()；——混凝土抗压极限强度()；——混凝土受压破坏时预应力筋中的应力()；——预应力筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；——预应力筋抗压计算强度()；——预应力筋重心处混凝土有效预压应力()；——混凝土应力为时，预应力筋中有效预应力()；——截面有效高度()；——受压区普通钢筋的抗压计算强度()；——受压区普通钢筋的截面面积()；——受压区宽度()；——截面受压区高度()。由公式计算可得，当x符合时，正截面强度的验算按照下面公式进行验算：（7-5）当时，可以按下面的公式进行计算：（7-6）由于，可判断出符合第一种情况，为第一截面。根据规范可知，在进行主力加附加力的验算时，安全系数的K=1.8。该验算满足规范要求。不用做改进措施。Midas中正截面抗弯的验算结果，如表7-1所示。表7-1正截面抗弯的验算结果单元位置最大、最小组合名称33I[21]最大主力+附加力15-102.231.833I[21]最小主力+附加力18-6.521.834I[22]最大主力+附加力158.831.834I[22]最小主力+附加力18-7.851.8续表7-135I[23]最大主力+附加力154.961.835I[23]最小主力+附加力18-10.151.836I[24]最大主力+附加力154.141.836I[24]最小主力+附加力18-14.571.838I[25]最大主力+附加力153.471.838I[25]最小主力+附加力18-27.721.839I[26]最大主力+附加力153.241.839I[26]最小主力+附加力18-444.341.840I[27]最大主力+附加力153.101.840I[27]最小主力+附加力1819.601.841I[28]最大主力+附加力153.041.841I[28]最小主力+附加力1811.171.842I[29]最大主力+附加力153.031.842I[29]最小主力+附加力188.621.843I[30]最大主力+附加力152.821.843I[30]最小主力+附加力187.031.844I[31]最大主力+附加力152.421.844I[31]最小主力+附加力185.501.845I[32]最大主力+附加力152.521.845I[32]最小主力+附加力185.411.846I[33]最大主力+附加力152.441.846I[33]最小主力+附加力185.201.87.2斜截面抗剪强度验算此模型为受弯构件，其斜截面的抗剪强度按下列公式计算（7-7）（7-8）（7-9）（7-10）（7-11）式中，——抗剪强度安全系数；——通过斜截面顶端的正截面内的最大计算剪力(kN)；——混凝土与箍筋共同承受的剪力(kN)；——与斜截面相交的预应力弯起钢筋所承受的剪力(kN)；——腹板宽度(m)；——由受拉区纵向钢筋中应力合力点至受压边缘的高度(m)；——受拉区纵向钢筋的配筋率，当时，取3.5；——截面上箍筋的总截面积()；——箍筋的间距(m)；——混凝土抗拉极限强度。在跨中截面，采用的是四肢Φ20的封闭式箍筋，间距，采用HRB335热轧钢筋。查规范可知：。配筋率为由规范可得由规范查表3.1.3，得：由规范可得，斜截面内混凝土与箍筋共同承受的剪力为由规范可得，与斜截面相交的预应力弯起钢筋所承受的剪力由规范查表可得，安全系数K=1.8，则：该验算满足要求，不用进行改进措施。Midas中斜截面抗剪的验算结果，如表7-2所示。表7-2斜截面抗剪的验算结果单元位置最大、最小组合名称38I[25]最小主力+附加力15-2.971.838I[25]最大主力+附加力181.911.839I[26]最小主力+附加力15-2.711.839I[26]最大主力+附加力183.941.840I[27]最小主力+附加力15-2.561.840I[27]最大主力+附加力18-65.421.841I[28]最小主力+附加力15-2.391.841I[28]最大主力+附加力18-2.401.842I[29]最小主力+附加力15-2.671.842I[29]最大主力+附加力18-2.301.8续表7-243I[30]最小主力+附加力15-2.191.843I[30]最大主力+附加力18-3.551.844I[31]最小主力+附加力15-5.511.844I[31]最大主力+附加力1821.051.845I[32]最小主力+附加力15-6.341.845I[32]最大主力+附加力181.901.846I[33]最小主力+附加力15-2.061.846I[33]最大主力+附加力18-5.141.87.3正截面抗裂性验算由于此模型为全预应力混凝土，截面不允许有拉应力的出现，其抗裂性应按下列公式计算:对于受弯构件，如此模型的设计（7-12）（7-13）式中，——在截面受拉边缘的正应力，按规范中的公式计算；——抗裂安全系数；——扣除相应的预应力损失后混凝土的预压应力()；——混凝土抗拉极限强度()；——考虑混凝土塑性的修正系数；——对所验算的拉应力的截面的抵抗矩()；——换算截面重心轴以下的面积对重心轴的面积矩()。根据规范中的第6.3.5条，由预加应力产生的混凝土正应力，应按下列公式进行计算：当没有扣除混凝土收缩、徐变引起的损失时，（7-14）式中，——计算纤维处混凝土应力()；——钢筋预加应力的合力(扣除相应的预应力损失)；——预应力筋重心至截面重心轴的距离()；A,I——截面的面积及惯性矩，分别以和计；——计算应力点至截面重心轴的距离()。Midas中正截面抗裂性的验算结果，如表7-3所示。表7-3正截面抗裂性的验算结果单元位置组合名称类型验算33I[21]主力+附加力15BNG33I[21]主力+附加力18TOK34I[22]主力+附加力15BOK34I[22]主力+附加力18TOK35I[23]主力+附加力15BOK35I[23]主力+附加力18TOK36I[24]主力+附加力15BOK36I[24]主力+附加力18TOK38I[25]主力+附加力15BOK38I[25]主力+附加力18TOK39I[26]主力+附加力15BOK39I[26]主力+附加力18TOK40I[27]主力+附加力15BOK40I[27]主力+附加力18TOK41I[28]主力+附加力15BOK41I[28]主力+附加力18TOK42I[29]主力+附加力15BOK42I[29]主力+附加力18TOK43I[30]主力+附加力15BOK43I[30]主力+附加力18TOK44I[31]主力+附加力15BOK44I[31]主力+附加力18TOK45I[32]主力+附加力15BOK45I[32]主力+附加力18TOK46I[33]主力+附加力15BOK46I[33]主力+附加力18TOK通过Midas的验算可以得知，有部分截面的正截面抗裂没有通过，不符合规范的要求。经过检查，发现不通过的截面大多位于支座及支座附近。分析可知，可能是因为中支座处的预应力筋的根数过多、布置过于密集而出现截面开裂。采取的措施：适当降低预应力筋在中支座处的布置，并增加普通钢筋和箍筋的配置。7.4斜截面抗裂性验算抗裂的验算公式为：（7-15）（7-16）式中，,——按抗裂性计算的主拉、主压应力()。根据规范的第6.3.7条，梁斜截面的混凝土主拉应力和主压应力，应按下列公式计算：(1)主拉应力（7-17）(2)主压应力（7-18）（7-19）（7-20）（7-21）式中，,——混凝土的主拉应力及主压应力()；,——计算纤维处混凝土的法向应力及竖向压应力()；——计算纤维处混凝土的有效预压应力()；——计算纤维处混凝土的剪应力()；——在M的作用下，计算纤维处混凝土的剪应力()；——计算纤维处至换算截面重心轴的距离()；——换算截面惯性矩()；——预应力竖筋中的有效预应力()；——预应力竖筋的肢数；——单支预应力竖筋的截面面积()；——预应力竖筋的间距()；b——计算主应力点处构件截面宽度()；——系数，取1.0；S,I——截面的面积矩()及惯性矩()。Midas中斜截面抗裂性的验算结果，如表7-4所示。表7-4斜截面抗裂性的验算结果单元位置最大、最小组合名称类型验算33I[21]最大主力+附加力15FX-MAXOK33I[21]最小主力+附加力15FX-MINOK34I[22]最大主力+附加力15FX-MAXOK34I[22]最小主力+附加力15FX-MINOK35I[23]最大主力+附加力15FX-MAXOK35I[23]最小主力+附加力15FX-MINOK36I[24]最大主力+附加力15FX-MAXOK36I[24]最小主力+附加力15FX-MINOK38I[25]最大主力+附加力15FX-MAXOK38I[25]最小主力+附加力15FX-MINOK39I[26]最大主力+附加力15FX-MAXOK39I[26]最小主力+附加力15FX-MINOK40I[27]最大主力+附加力15FX-MAXOK40I[27]最小主力+附加力15FX-MINOK41I[28]最大主力+附加力15FX-MAXOK41I[28]最小主力+附加力15FX-MINOK42I[29]最大主力+附加力15FX-MAXOK42I[29]最小主力+附加力15FX-MINOK43I[30]最大主力+附加力15FX-MAXOK43I[30]最小主力+附加力15FX-MINOK44I[31]最大主力+附加力15FX-MAXOK44I[31]最小主力+附加力15FX-MINOK45I[32]最大主力+附加力18FX-MAXOK45I[32]最小主力+附加力18FX-MINOK46I[33]最大主力+附加力18FX-MAXOK46I[33]最小主力+附加力18FX-MINOK该验算满足要求，不用进行改进措施。7.5混凝土压应力验算根据规范可以得知，在运营阶段荷载的作用下，正截面混凝土受压区应力应该符合下面公式的规定：当只有主力作用时，（7-22）当主力加附加力组合作用时，（7-23）式中，——运营荷载及预应力筋有效预应力产生的最大压应力()；——混凝土抗压极限强度，按材料特性采用()。Midas中混凝土压应力的验算结果，如表7-5所示。表7-5混凝土压应力的验算结果单元位置组合名称类型验算33I[21]主力+附加力18BOK33I[21]主力+附加力15TOK34I[22]主力+附加力18BOK34I[22]主力+附加力15TOK35I[23]主力+附加力18BOK35I[23]主力+附加力15TOK36I[24]主力+附加力18BOK36I[24]主力+附加力15TOK38I[25]主力+附加力18BOK38I[25]主力+附加力15TOK39I[26]主力+附加力18BOK39I[26]主力+附加力18TOK40I[27]主力+附加力18BOK40I[27]主力+附加力15TOK41I[28]主力+附加力18BOK41I[28]主力+附加力15TOK42I[29]主力+附加力18BOK42I[29]主力+附加力15TOK43I[30]主力+附加力18BOK43I[30]主力+附加力15TOK44I[31]主力+附加力18BOK44I[31]主力+附加力15TOK45I[32]主力+附加力18BOK45I[32]主力+附加力15TOK46I[33]主力+附加力18BOK46I[33]主力+附加力15TOK该验算满足要求，不用进行改进措施。7.6混凝土剪应力验算根据规范可以得知：在运营荷载的作用下，混凝土最大剪应力应符合下面公式的要求：（7-24）式中，——混凝土的最大剪应力(MPa)；——由运营荷载产生的剪应力(MPa)；——由预加应力产生的预剪应力(MPa)；——混凝土抗压极限强度(MPa)。如有竖向预应力筋，则其容许最大剪应力可提高到Midas中混凝土剪应力的验算结果，如表7-6所示。表7-6混凝土剪应力的验算结果单元位置组合名称验算33I[21]主力2OK34I[22]主力2OK35I[23]主力2OK36I[24]主力2OK38I[25]主力2OK39I[26]主力2OK40I[27]主力2OK41I[28]主力2OK42I[29]主力2OK43I[30]主力2OK44I[31]主力2OK45I[32]主力2OK46I[33]主力2OK该验算满足要求，不用进行改进措施。7.7预应力筋应力验算根据TB10092-2017的规范可以得知：在预应力筋张拉时，进行两端张拉，采用的张拉应力。Midas中的预应力筋的应力验算结果如表7-7所示。表7-7传力锚固阶段应力的验算结果钢束名称单元组合名称验算腹板束f1-165主力+附加力15880852.42OK腹板束f1-265主力+附加力15880852.42OK腹板束f1-373主力+附加力17880147.92OK腹板束f1-473主力+附加力17880147.92OK腹板束f2-165主力+附加力15864513.94OK腹板束f2-265主力+附加力15864513.94OK腹板束f2-373主力+附加力17863810.13OK腹板束f2-473主力+附加力17863810.13OK腹板束f3-165主力+附加力17889363.01OK腹板束f3-265主力+附加力17889363.01OK腹板束f3-373主力+附加力16887854.84OK腹板束f3-473主力+附加力16887854.84OK腹板束f4-165主力+附加力17896191.03OK腹板束f4-265主力+附加力17896191.03OK腹板束f4-373主力+附加力16895080.87OK腹板束f4-473主力+附加力16895080.87OK顶板束t0-165主力+附加力17789796.36OK顶板束t0-265主力+附加力17789796.36OK顶板束t0-373主力+附加力16789948.71OK顶板束t0-473主力+附加力16789948.72OK续表7-7顶板束t1-165主力+附加力17972225.60OK顶板束t1-265主力+附加力17972225.60OK顶板束t1-373主力+附加力16972160.87OK顶板束t1-473主力+附加力16972160.87OK顶板束t2-165主力+附加力17983978.91OK顶板束t2-265主力+附加力17983978.91OK顶板束t2-373主力+附加力16987484.68OK顶板束t2-473主力+附加力16987484.68OK顶板束t3-165主力+附加力17995569.65OK顶板束t3-265主力+附加力17995569.65OK顶板束t3-373主力+附加力161005141.84OK顶板束t3-473主力+附加力161005141.84OK7.8传力锚固阶段应力验算根据TB10092-2017的规范可以得知：在传力锚固阶段，开始计入桥梁构件自重后，(1)混凝土的正应力应符合下列公式：（7-25）式中，——混凝土压应力(MPa)；——系数，此模型采用的是0.75；(2)而拉应力应满足下列公式：（7-26）式中，——混凝土拉应力(MPa)；、——预加预应力阶段，混凝土的抗压及抗拉极限强度(MPa)。Midas中传力锚固阶段应力的验算结果，如表7-8所示。表7-8传力锚固阶段应力的验算结果单元位置阶段最大、最小验算33I[21]中跨合拢最大OK33I[21]墩+0号块浇筑最小OK34I[22]墩+0号块浇筑最小OK34I[22]中跨合拢最大OK35I[23]墩+0号块浇筑最小OK35I[23]中跨合拢最大OK36I[24]墩+0号块浇筑最小OK36I[24]中跨合拢最大OK38I[25]中跨合拢最大OK38I[25]墩+0号块浇筑最小OK39I[26]墩+0号块浇筑最小OK39I[26]中跨合拢最大OK40I[27]墩+0号块浇筑最小OK40I[27]轨道结构最大OK41I[28]墩+0号块浇筑最小OK41I[28]轨道结构最大OK42I[29]轨道结构最大OK42I[29]施工阶段12最小OK43I[30]施工阶段13最小OK43I[30]轨道结构最大OK44I[31]施工阶段13最小OK44I[31]中跨合拢最大OK45I[32]墩+0号块浇筑最小OK45I[32]中跨合拢最大OK46I[33]中跨合拢最大OK46I[33]墩+0号块浇筑最小OK该验算满足要求，不用进行改进措施。7.9变形验算根据《高速铁路设计规范》所规定，如下面表7-9所示。表7-9截面特性表跨越范围设计速度250300350此模型采用的是设计速度为350km/h，主跨为60m()的刚构桥，梁体的竖向挠度限值为.梁体的竖向挠度应按以下情况中最不利的进行取值，并满足限值要求。由数据可知，此模型产生的最大挠度处为跨中，列车竖向静活载产生的挠度为0.01286m，温度引起的挠度为0.00881m。(1)列车竖向静活载产生的挠度值与0.5倍温度引起的挠度值之和。(2)0.63倍列车竖向静活载作用下产生的挠度值与全部温度引起的挠度值之和。采用第一项求出来的竖向挠度最大，采用第一项结果进行变形验算，符合规范要求，不用做修改。 第8章结论与展望8.1结论在建立了基于线桥一体化的连续刚构桥的模型后，通过验算和分析，可得出一些结论。首先，刚构桥的墩梁固结可以有效地减少沉降，使得列车平稳高速通过。其次，刚构桥得性价比较高，它可以不设置滑动、抗震支座和制动墩，减小了设计和维修养护的费用。接着，增大配筋率和配箍率可有效地防止正、斜截面开裂。最后，可以看出，线桥一体化的最主要优点是在于它将列车-轨道-桥梁视为一个完整的整体它重点研究在环境条件和诸多荷载的共同作用下，桥梁和轨道间的连接产生的共同移位或者相对变形，而不同于单纯只重视桥梁本身的变形幅度。根据模型计算出的差值去寻找线桥一体化相关的连锁机制，建立对应的式子，并找出式子中所对应参数的合理取值，从而以提高模型与实际的相匹配程度和列车的运行速度为最终目标。8.2展望作为一种新的模型，线桥一体化的模型需要不停地去研究总结，提高其适用性和准确性。虽然还存在着模型细节繁琐、受力复杂等缺点，但能更贴近于实际，对力的分析更为精准。因此，在未来有较光明的应用前景。在使用了Midas软件后，我希望我国可以加大对此类软件的开发力度，不被别的国家“扼住咽喉”，早日形成自己的土木软件系统。我国的基建还有广阔的市场，而不应该被外来者占据这些利益。参考文献[1]陈晓军.T型刚构曲线桥转体施工控制仿真分析[D].石家庄铁道大学,2014.[2]葛俊颖.桥梁工程(上)[M]．北京：中国铁道出版社，2007．[3]叶见曙.结构设计原理[M]．北京：人民交通出版社，2008．[4]TB10621-2014高速铁路设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2014.[5]TB10093-2017铁路桥涵地基和基础设计规范[S]．北京：中国铁道出版社，2017.[6]张晓东.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社,2012.[7]TB10092-2017铁路桥涵混凝土结构设计规范[S].中国计划出版社，2017.[8]马保林.高墩大跨连续刚构桥[M]．北京：人民交通出版社，2001．[9]邬晓光邵新鹏万振江.刚架桥[M]．北京：人民交通出版社，2002．[10]张继尧.悬臂浇筑的预应力混凝土连续梁桥[M]．北京：人民交通出版社，2004．[11]雷俊卿.桥梁悬臂施工与设计[M]．北京：人民交通出版社，2000．[12]徐光辉.桥梁计算示例集[M]北京：人民交通出版社，1995.[13]刘晓光，郭辉，高芒芒.千米级铁路桥梁线一桥一体化设计研究及探讨[J].中国铁路，2021.[14]杨孟刚，费凡，彭定成.考虑轨道系统的高速铁路连续梁桥结构系统参数对纵向地震响应的影响[J].铁道科学与工程学报，2019.[15]向敏.桥梁工程(下)[M]．北京：中国铁道出版社，2018．[16]ChristopherJ.Hedges,LoriL.Sundstrom.DesignofConcreteBridgeBeamsPrestressedwithCFRPSystems[M].NationalAcademyofSciences,2019.[17]AftabA.Mufti,BaidarBakht,LeslieG.Jaeger.Sundstrom.RecentAdvancesinBridgeEngineering[M].JMBTStructuresResearchInc,2019.致谢行文到此处，落笔稍迟缓。谢同学意气，谢师长喻理。谢父母慈明，谢遇者多善。谢山水一程，寻常幸事多。附录A外文资料翻译A1外文文献A2翻译题目为《CFRP系统预应力混凝土桥梁设计》。本报告介绍了利用碳纤维增强聚合物(CFRP)系统施加预应力的混凝土桥梁的设计指南规范和材料规范。本研究中开发的规范由AASHTO桥梁和结构委员会审查，随后作为AASHTO碳纤维增强聚合物(CFRP)系统预应力混凝土桥梁设计的指导规范出版。该报告还包含一组设计实例，以说明这些指南规范在具有不同类型和配置的CFRP钢筋束的先张法和后张法混凝土梁中的应用。该报告中所包含的信息将直接引起各州的桥梁工程师和其他涉及桥梁设计和施工不同方面的人员的兴趣。在美国，将CFRP用于预应力混凝土桥梁已经获得了一定的认可，因为它可以消除与预应力钢筋腐蚀相关的问题，并且具有高强度重量比和高刚度重量比等结构特征。证明CFRP作为桥梁预应力钢材替代品的可行性的研究非常有限，以及缺乏国家认可的设计规范，导致CFRP系统在桥梁建设中的应用范围狭隘。因此，需要进行研究，来审查可以使用的信息，进行分析和实验研究，并为桥梁应用CFRP系统预应力混凝土梁的设计制定指导规范。此类指南规范将有助于公路机构将CFRP系统纳入混凝土桥梁的预应力方案中。在NCHRP项目12-97“CFRP系统预应力混凝土桥梁设计指南规范”下，由休斯顿大学领导的研究小组致力于开发一个AASHTOLRFD格式的建议指南规范，用于桥梁应用CFRP系统预应力混凝土梁的设计。为了实现这一目标，研究团队回顾了在预应力应用中使用CFRP的实践，并进行了实验和分析研究，以评估使用CFRP预应力筋的梁在静态和疲劳载荷下的行为，以及环境因素对CFRP性能和耐久性的影响。利用这项工作的结论，研究小组制定了CFRP系统预应力混凝土梁设计的指导规范以及材料规范。认识到CFRP系统预应力混凝土梁的设计在AASHTOLRFD桥梁设计规范或其他AASHTO出版物中没有涉及，材料规范被纳入设计规范并作为AASHTO混凝土和碳纤维增强聚合物(CFRP)系统预应力桥梁设计指南规范出版。此外，还准备了具有不同类型和配置的CFRP钢筋束的先张法和后张法混凝土梁的设计实例，以说明这些指南规范的使用。本报告总结了NCHRP项目12-97下开展的工作，包括附件A和B以及附录A至F，提供了研究不同方面的更多细节。附件和附录不在此转载，但可在网上查阅。附件A，建议的AASHTOLRFD桥梁指南规范和CFRP系统预应力混凝土桥梁的材料规范，可从AASHTO获得。在广泛的土木工程应用中，碳纤维增强聚合物(CFRP)正在成为传统建筑材料的公认替代品。这种应用中的一个例子是使用CFRP索或钢筋作为混凝土桥梁的预应力钢筋束。特别是在侵蚀性环境中，预应力钢绞线容易受到腐蚀。与传统的预应力钢筋相比，CFRP具有高的强度重量比、高的刚度重量比以及抗电化学腐蚀等优点。尽管CFRP预应力筋有诸多优点，很有前途，但在美国还没有广泛地用于桥梁建设。这是由于缺乏公认的设计规范，使它们的应用推广受到了阻碍。本报告描述了在NCHRP项目12-97“CFRP系统预应力混凝土桥梁设计指南”下进行的研究，旨在为预应力混凝土桥梁中预应力CFRP材料的使用制定设计指南。建议的指南和研究结果有希望改善和促进CFRP系统在桥梁应用中的使用。为了帮助实施这些设计准则，本报告还准备了材料规范。这些规范有一个注释支持，解释其中包含的条款的背景、基本原理和限制。此外，还提供了五个设计示例，说明建议指南规范的分步使用。报告最后总结了研究结果，并对未来的研究提出了建议。1.1背景用碳纤维增强聚合物(CFRP)筋对混凝土桥梁施加预应力是近三十年来的研究课题。一些研究人员已经表明，CFRP可以成为预应力混凝土桥梁应用中钢绞线的可行替代品，尤其是在侵蚀性环境中。在这种环境中，钢筋腐蚀是一个值得关注的问题。预应力CFRP的优点源于其固有的材料特性，包括耐电化学腐蚀、高强度重量比和高刚度重量比等。对文献的回顾可以表明，自1988年以来，全世界只有大约80座示范桥采用了预应力CFRP。对州运输部(DOTs)和哥伦比亚特区的一项调查的34份答复显示，这种技术在美国使用有限的一个主要原因是缺乏定义明确和既定的设计规范。除了数量有限的指南、手册和评论之外，目前在美国还没有关于用CFRP系统施加预应力的混凝土结构设计的综合指南。采用CFRP系统施加预应力的混凝土桥梁的设计取决于几个因素，包括CFRP系统部件的材料特性、荷载传递机制、锚固特性、持续荷载和环境条件等。本报告根据CFRP预应力筋的应力限值，阐述了有粘结和无粘结CFRP预应力混凝土梁的适用性和强度设计。这包括皱褶结构、预应力损失、弯曲和剪切能力、正常使用极限状态、耐久性、疲劳、粘结、发展和转移长度等。有关CFRP预应力混凝土梁的设计需要特别考虑与使用高强度、弹性、脆性和正交各向异性复合材料及其复杂行为相关的要求。1.2 研究目标本项目的目标是在AASHTO荷载和抗力系数设计(LRFD)格式中制定设计和材料指南规范，用于采用先张法或后张法的CFRP系统预应力混凝土桥梁的设计。为了实现这一目标，研究小组考虑了以下几点:• 为不同配置的预应力CFRP电缆或钢筋的最大允许张拉力制定相关指南；• 就锚固系统的使用限制提供建议；• 测量由于预应力CFRP