横向张拉技术在简支转连续桥梁结构体系中的力学性能研究

发布时间：2017-10-18 14:40

  本文关键词：横向张拉技术在简支转连续桥梁结构体系中的力学性能研究

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【摘要】：桥梁结构在长时间的服役过程中,由于交通量的不断增加、环境中的各种不利因素作用,以及材料本身性能的退化,使得其不可避免地出现病害而导致承载能力下降、耐久性降低。为保证桥梁结构的安全运营,又无需对其拆除重建带来不必要的资金浪费,应对病害结构进行加固,以达到改善其受力状况、提高承载力、延长剩余使用寿命的目的。对于中小跨径装配式多跨简支梁桥,采用简支转连续加固,通过改变结构体系来提升承载力、改善受力性能不失为一种有效的方法,加固工程费用相对较少,具有一定的经济竞争力。本文在总结现有加固技术的基础上,采用将锚固构造简单、施工更加方便的横向张拉技术用于现浇段预应力的实现,并对该加固体系从施工到加载破坏全过程的受力性能进行了建模计算和分析。首先,本文对横向张拉预应力钢筋的关键技术进行了研究。考虑张拉钢筋选取的差异及施工工艺改变的因素,结合所选钢筋的特性,给出了横张预应力体系的张拉控制应力范围,并针对其构造推导了横向张拉技术有别于其他预应力技术的预应力损失计算公式。其次,本文以20m T梁为加固实践对象,利用midas/civil分析了不同跨数为一联的连续梁的跨中内力,给出了三跨为一联的最优加固方案,并以该三跨连续梁作为加固梁,进行简支转连续加固的实桥模拟设计。用midas/fea建立了加固梁的空间实体有限元模型,通过对施工阶段的仿真模拟以及结构加固前后静动力性能的对比,验证了横张预应力技术用于该类桥型加固的可行性、可靠性和实用性。最后,本文采用结构的横向分布系数对桥梁加固后的整体结构进行单梁模型的简化计算,用midas/fea对加固前后的单梁进行了极限承载力的计算分析,得到了2种体系在不同加载工况下的破坏模式和裂缝发展规律,并且研究了横张预应力结构的超载潜力,为工程加固设计提供了一定的理论依据和借鉴价值。
【关键词】：简支梁桥 横张预应力技术 简支转连续加固 静动力性能 极限承载力
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-12
• 1.1.1 课题的来源9-10
• 1.1.2 课题的研究背景和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状及分析12-16
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.2.3 国内外研究现状综述15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 第2章 横向张拉关键技术研究18-25
• 2.1 横向张拉技术的应用及其构造18-21
• 2.2 横向张拉及其控制21-22
• 2.2.1 横向张拉的实现21
• 2.2.2 横向张拉力的控制及选取21-22
• 2.3 预应力损失及有效预应力计算22-24
• 2.3.1 锚固钢板条滑移损失l2s22-23
• 2.3.2 横向拉紧器松弛导致钢筋回缩引起的损失'l2s23-24
• 2.3.3 有效预应力计算24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 简支转连续加固设计25-63
• 3.1 简支转连续梁桥构造关键技术分析25-27
• 3.1.1 内支点墩顶连续段布筋方案25-26
• 3.1.2 内支点相邻跨梁端整体化构造26
• 3.1.3 内支点连续段单双支座的选择26-27
• 3.2 简支转连续加固设计计算27-41
• 3.2.1 最优加固方案确定27-29
• 3.2.2 承载能力极限状态计算29-38
• 3.2.3 正常使用极限状态挠度验算38-41
• 3.3 简支转连续加固施工阶段模拟41-51
• 3.3.1 施工阶段挠度分析42-44
• 3.3.2 施工阶段纵向应力分析44-47
• 3.3.3 施工阶段主应力分析47-51
• 3.4 简支转连续加固前后静力性能对比51-53
• 3.5 简支转连续加固前后动力性能对比53-61
• 3.5.1 基频及冲击系数的对比53
• 3.5.2 动力响应的对比53-61
• 3.6 本章小结61-63
• 第4章 横张预应力简支转连续加固体系极限承载力分析63-88
• 4.1 极限承载力分析理论63-65
• 4.1.1 材料的非线性本构关系63-65
• 4.1.2 荷载步定义和收敛标准65
• 4.2 荷载横向分布计算65-69
• 4.3 简支转连续加固前后极限承载力分析69-86
• 4.3.1 分析荷载与加载工况69-70
• 4.3.2 加固前体系的极限承载力70-74
• 4.3.3 加固后体系的极限承载力74-85
• 4.3.4 加固前后极限承载力对比85-86
• 4.4 本章小结86-88
• 结论88-90
• 参考文献90-95
• 致谢95

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本文编号：1055495