【摘要】：近年來,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國公路交通事業(yè)不斷取得新的突破,橋梁作為道路建設(shè)的控制工程,不斷展現(xiàn)出新的活力。其中,空心板梁橋以其施工便捷、可預(yù)制和運輸方便等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用。然而,空心板梁橋在長期服役后,已經(jīng)顯現(xiàn)出各種類型的病害,特別是薄弱鉸縫破壞導(dǎo)致的橋梁橫向聯(lián)系不足、整體剛度退化,進(jìn)而造成空心板梁橋的單板受力現(xiàn)象,對橋梁的承載能力造成了極大的削弱,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全運營。針對上述情況,開展空心板梁橋組合加固技術(shù)的研究,即鋼橫梁與豎向預(yù)應(yīng)力筋相結(jié)合的加固技術(shù),從加固構(gòu)件、連接方式等方面進(jìn)行研究,可形成一種高效、可靠、系統(tǒng)、新穎的加固方式,不僅能夠改善結(jié)構(gòu)的橫向分布性能,提升結(jié)構(gòu)的整體剛度,還能夠改善鉸縫的受力性能、提升結(jié)構(gòu)的承載能力,具有重要的實用價值。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)簡述了空心板梁橋常用橫向分布計算理論,開展了鉸縫病害特征及成因分析,明確了空心板梁橋加固需求及其必要性。(2)提出了豎向預(yù)應(yīng)力筋與鋼橫梁相結(jié)合的空心板梁加固方法。根據(jù)撓度與荷載的正比關(guān)系,結(jié)合等效剛度原則和彈性板理論,得到一套橫向分布影響線計算方法;根據(jù)短筋豎向預(yù)應(yīng)力的特征,提出了組合加固豎向預(yù)應(yīng)力、錨具設(shè)計方法;基于加固需求分析,提出組合加固鋼橫梁布設(shè)方法及設(shè)計流程;最后,提出了組合加固施工流程及要點、控制技術(shù)。(3)開展了空心板組合加固試驗,重點分析了鋼橫梁截面尺寸和布置間距對加固效果(橫向分布、整體剛度)的影響,并初步建立了評價指標(biāo)的加固效率量化模型,得到了不同截面、不同間距下的加固效率。結(jié)果表明,組合加固技術(shù)能夠有效地改善結(jié)構(gòu)的橫向分布性能、提升結(jié)構(gòu)整體剛度,為組合加固設(shè)計提供了理論依據(jù)。(4)采用Abaqus軟件建立了加固前、后實體有限元模型,模擬豎向預(yù)應(yīng)力連接方式作用下構(gòu)件間的接觸行為,對應(yīng)前述試驗工況,提取有限元撓度計算結(jié)果,得到了有限元的加固效率計算結(jié)果。結(jié)果表明,隨著截面尺寸增大、間距減小,加固效率呈現(xiàn)減速上升的趨勢,并最終趨于平緩;對于截面尺寸,建議取鋼橫梁截面換算混凝土厚度與加固前空心板結(jié)構(gòu)橫向抗彎混凝土厚度(即橋面板、頂板對應(yīng)豎向高度)比值為1.0;對于鋼橫梁間距,建議取布置間距為L/4;對比分析了加固前、后模型的鉸縫應(yīng)力,加固后鉸縫的最大主應(yīng)力呈現(xiàn)下降的趨勢,能夠有效改善鉸縫受力行為。(5)依托重慶銅梁全德大橋加固工程,開展了組合加固設(shè)計示范。依據(jù)前述研究結(jié)果,擬定了鋼橫梁布置間距和截面形式,對豎向預(yù)應(yīng)力、錨墊板進(jìn)行了設(shè)計驗算;建立Midas有限元模型,對加固前后空心板的截面承載能力進(jìn)行分析驗算,結(jié)果表明組合加固后板梁在荷載作用下的效應(yīng)值降低,間接提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U445.72
【圖文】：

圖 1-1 錢江三橋主梁塌落空心板梁橋數(shù)量多、范圍廣，大多數(shù)橋梁年久失修，上部結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生問題，將造成無法估量的后果。橋梁的拆除重建不僅費時費力，而且將造成路線長期中斷，由此產(chǎn)生極大的社會資源浪費現(xiàn)象。因此，業(yè)內(nèi)眾多專家學(xué)者開始了空心板梁橋加固技術(shù)的探索，并在不斷的探究與實踐中形成了許多成熟的空心板加固方法及施工技術(shù)，如表 1.1 所示：表 1.1 空心板梁橋現(xiàn)有加固技術(shù)簡介加固方法 原理 特點增大截面法在梁側(cè)面或底部加大尺寸，提高配筋率，增加截面的有效工作高度增加結(jié)構(gòu)自重，需要作業(yè)空間大；常用于 T 型梁，少用于板式梁粘貼碳纖維布（CFPR）加固法在梁受拉表面粘貼碳纖維布，使其和結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，而實現(xiàn)加固補強輕質(zhì)高強、耐腐蝕性強；但剛度提升小，耐火性差，且易脆性破壞體外預(yù)應(yīng)力加固法在受拉區(qū)施加體外預(yù)應(yīng)力，預(yù)壓力產(chǎn)生反彎矩將抵消外荷載產(chǎn)生的彎矩對結(jié)構(gòu)交通影響小，能大幅提高承載力及抗裂性能

= = = = = 號板號板號板號板1 g2 g g3 g g4 g g5號板 g g11 121 1 231 2 341 3 451 4 5P1PPPP(2.1)根據(jù)兩相鄰板塊在膠接縫處豎向相對位移為零的變形協(xié)調(diào)條件，得到如下四個正則方程：11 1 12 2 13 3 14 4 121 1 22 2 23 3 24 4 231 1 32 2 33 3 34 4 341 1 42 2 43 3 44 4 40000ppppg g g gg g g gg g g gg g g gδ δ δ δ δδ δ δ δ δδ δ δ δ δδ δ δ δ δ+ + + + = + + + + = + + + + = + + + + = (2.2)式中：ikδ ——鉸接縫 k 內(nèi)作用單位正弦鉸接力，在鉸接縫 i 處引起的豎向相對位移；iPδ ——外荷載 P 在鉸接縫 i 處引起的豎向位移。

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