大直径螺杆法加固空心板铰缝的力学性能试验研究

发布时间：2020-06-17 19:02

【摘要】：空心板是我国中小跨径桥梁中主要采用的结构形式,随着交通量的增大和服役年限的增长,大量空心板桥急需加固改造,国内外专家学者虽提出了很多加固方法,但使用后效果往往不尽人意。为探讨新的解决途径,本文依托河南省漯河市公路管理局委托科研项目《不同加固方式的空心板桥加固机理及其加固效果精细化研究》,作为该项目的子课题之一提出了一种空心板桥铰缝加固的新方法:大直径螺杆加固法。对此进行了加固梁的力学性能试验和有限元分析,主要研究内容和结论如下:1、进行了大直径螺杆法加固试验,包括2组未加固梁和9组加固梁。试验参数包括螺杆直径、螺杆纵向布置间距、加载方式和锚固情况。通过比较试验梁地破坏模式、荷载—挠度曲线、荷载—应变曲线等,结果表明:大直径螺杆加固法能够有效地提高各板之间的横向联系和极限承载力。不同影响因素对于大直径螺杆的加固效果影响程度不一样,螺杆直径的影响程度较小;螺杆纵向布置间距影响程度较大,布置间距越大,其横向联系越薄弱,具体表现在破坏模式的改变(各板协同受力破坏→螺杆与板脱离破坏);偏载较于中载对于试验梁受力更不利;对螺杆增加可靠的锚固方式能够有效的提高试验梁的承载能力和各板之间的协同作用能力。2、建立了经过试验结果修正的大直径螺杆法加固空心板铰缝的精细化有限元模型。模型考虑了螺杆与试验梁结合面的接触行为和各不同影响因素下试验梁的力学性能,并与第二章的试验结果进行比较验证,结果表明:该模型能够较好的模拟大直径螺杆法加固的试验梁受力性能,符合工程应用的精度要求。3、采用有限元模型对螺杆直径和螺杆纵向布置间距进行深入研究,结果表明:螺杆直径对于加固效果影响不大,螺杆纵向布置间距对于加固效果影响很大,一般来讲,较小的布置间距对于横向联系的提高越大。4、提出大直径螺杆加固法各影响因素的合理选取范围。螺杆直径的合理范围为空心板铰缝竖缝宽度的1.8~3.0倍。螺杆纵向布置间距的合理选取范围为桥梁跨径的1/18~1/6。同时对螺杆进行可靠的锚固能够有效提高试验梁的横向联系和承载能力。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441
【图文】：

铰缝,空心板,形式

华中科技大学硕士学位论文构简单，但却是病害频发，加固后问题反复出现，究其原因是并未将铰缝的破坏机理及加固方式研究清楚，因此如果能够研究出一种快捷有效的针对空心板铰缝破坏的加固新方法，不仅具有较大的学术意义，同时还具有广泛的工程应用价值。1.2 空心板铰缝国内外发展历程1.2.1 空心板铰缝国内发展历程我国装配式空心板桥的发展要追溯到上世纪六七十年代[5]，刚开始由于缺乏系统的理论研究，空心板梁桥的建设处于摸索阶段，经过无数桥梁工作者不断的实践改进和发展，产生了多种铰缝形式。目前常用的企口铰缝形式包括圆形、菱形和漏斗形三种，如图 1-1 所示。

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华中科技大学硕士学位论文本文研究内容针对上述问题，本文依托河南省漯河市公路管理局委托科研项目《不同加空心板桥加固机理及其加固效果精细化研究》，作为该项目的子课题之一提心板桥铰缝加固的新方法：大直径螺杆加固法。大直径螺杆加固法是指沿着空心板铰缝纵向每隔一定间距植入一根大直径缝为大直径）螺杆，并在上表面和下表面进行对拉锚固，依靠植筋胶结力将各板横向紧紧地联系在一起，实现各板的协同受力，减少铰缝处的破坏心板桥承载能力和使用寿命。目前该方法在漯河市的旧桥加固工程中已经有了一些应用，但对其进行试有限元分析尚属首次。

【参考文献】