本文選題：體外預應力加固　切入點：連續(xù)梁橋　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：體外預應力加固技術(shù)因其具有施工方便、結(jié)構(gòu)安全、造價經(jīng)濟等特點而廣泛應用于舊橋加固之中,大量的橋梁結(jié)構(gòu)在使用一定年限后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、鋼筋腐蝕、承載能力降低等問題,急需對結(jié)構(gòu)進行加固維護,而體外預應力加固橋梁在承載能力極限狀態(tài)下的性能是加固結(jié)構(gòu)分析中的重要問題,現(xiàn)有的理論分析及試驗研究大多是基于簡支梁結(jié)構(gòu)進行,對于連續(xù)梁橋的研究較少,基于簡支梁的計算模型應用于連續(xù)梁橋時勢必存在著一定的問題。因此,采用非線性有限元的方法對體外預應力加固結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)進行分析不失為一種有效的手段,本文即利用商用有限元軟件ANSYS建立體外預應力加固模型,完成對結(jié)構(gòu)極限強度的研究。體外預應力的研究不同于體內(nèi)有粘結(jié)預應力,體外束與混凝土之間僅在錨固點和轉(zhuǎn)向裝置處有連接,體外束與其附近的混凝土應變不相容,無法應用平截面假設(shè),結(jié)構(gòu)需要基于整體平衡條件進行分析。我國規(guī)范納入了AASHTO-04規(guī)范的修正公式,公式通過破壞時形成塑性鉸的數(shù)目關(guān)系推廣到連續(xù)梁結(jié)構(gòu)中,這種簡化模式有其合理性,同時也存在一定的不足。本文首先對規(guī)范公式進行推導和分析,指出極限應力計算公式推導過程中的一些簡化對計算結(jié)果的影響,分析公式應用于連續(xù)梁橋中存在的不合理之處。并通過簡支梁與連續(xù)梁兩個算例,得到不同公式之間計算結(jié)果的差異,確認本文分析脈絡的明確性、合理性和針對性,并為接下來的內(nèi)容做數(shù)據(jù)支持。接下來,通過有限元模型對不同跨數(shù)的連續(xù)梁橋、變截面連續(xù)梁橋及單一跨加固連續(xù)梁橋三種情況進行分析,分析得到以上工況對現(xiàn)行加固規(guī)范公式的適用性,并根據(jù)模型解與公式解的差異以及ANSYS模型中可見的破壞形式對公式提出修正建議。最后,本文設(shè)計了3個系列共27根體外預應力連續(xù)梁,利用提出的有限元軟件對這些梁進行非線性全過程的分析,詳細研究包括普通鋼筋配筋率、有效預應力、轉(zhuǎn)向塊間距等參數(shù)對體外預應力筋的極限應力增量的影響,并與公式解進行比較,分析得到了三種參數(shù)對極限應力的影響程度超過公式所能體現(xiàn)的變化數(shù)值。研究的整個過程,系統(tǒng)的分析了極限應力計算公式對于連續(xù)梁橋的適用性,同時參數(shù)化分析了加固橋梁極限應力的影響因素,對體外預應力加固橋梁的工作性能和機理有了更加深刻的認識,分析結(jié)果可為體外預應力加固設(shè)計及關(guān)于極限應力公式的修正提供依據(jù)。
[Abstract]:The external prestressing reinforcement technology is widely used in the reinforcement of old bridges because of its characteristics of convenient construction, safe structure, economical cost and so on. A large number of bridge structures appear structural aging and steel bar corrosion after a certain number of years of use.It is urgent to strengthen and maintain the structure due to the reduction of the bearing capacity, and the performance of the bridge strengthened by external prestressing is an important problem in the analysis of the strengthened structure under the limit state of bearing capacity.Most of the existing theoretical analysis and experimental research are based on simply supported beam structure, but there are few researches on continuous beam bridge. There are certain problems when the calculation model based on simply supported beam is applied to continuous beam bridge.Therefore, using nonlinear finite element method to analyze the limit state of externally prestressed reinforced structure is an effective method. In this paper, the commercial finite element software ANSYS is used to establish the model of external prestressing reinforcement.Finish the study of the ultimate strength of the structure.The study of external prestress is different from that of internal bonded prestressing. There is only a connection between external beam and concrete at anchor point and steering device, and the external beam is incompatible with the strain of concrete nearby, so the assumption of plane section can not be applied.The structure needs to be analyzed on the basis of global equilibrium conditions.The revised formula of AASHTO-04 Code is included in the code of our country. The formula is extended to continuous beam structure by the number of plastic hinges formed during failure. This simplified model has its rationality, but also has some shortcomings.This paper first deduces and analyzes the formula of code, and points out the influence of some simplifications in the derivation of the formula of limit stress on the result of calculation. The analysis formula is applied to the unreasonableness of continuous girder bridge.Through two examples of simply supported beam and continuous beam, the difference of calculation results between different formulas is obtained, which confirms the clarity, rationality and pertinence of this analysis, and provides data support for the following contents.Then, through the finite element model, three kinds of cases of continuous beam bridge with different span number, continuous beam bridge with variable cross section and continuous beam bridge strengthened with single span are analyzed, and the applicability of the above working conditions to the current reinforcement code formula is analyzed.According to the difference between the model solution and the formula solution and the visible failure form in the ANSYS model, some suggestions for the correction of the formula are put forward.Finally, three series of 27 externally prestressed continuous beams are designed. The nonlinear whole process of these beams is analyzed by using the proposed finite element software. The detailed research includes the reinforcement ratio of ordinary steel bars and the effective prestressing force.The influence of steering block spacing and other parameters on the ultimate stress increment of external prestressed tendons is compared with the formula solution. The influence degree of the three parameters on the ultimate stress is more than the change value reflected by the formula.In the whole research process, the applicability of limit stress calculation formula to continuous beam bridge is systematically analyzed, and the influence factors of ultimate stress of strengthened bridge are analyzed parameterized.The working performance and mechanism of the bridge strengthened by external prestressing are deeply understood. The analysis results can provide the basis for the design of external prestressing reinforcement and the revision of the ultimate stress formula.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U445.72

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本文編號：1710683