截面转换增强预应力T梁桥技术研究

发布时间：2020-08-18 10:28

【摘要】：预应力T梁桥因其诸多优点,目前在国内高等级公路建设中被广泛采用。但早期建成的预应力T梁桥因自然环境的影响、局部设计不合理、施工工艺条件限制等原因出现了诸多结构性病害,如跨中下挠量过大、开裂等。预应力T梁桥数量庞大、基数众多,在我国公路、铁路中广泛应用,一旦产生安全隐患将产生不可估量的后果。如若将这些预应力T梁桥拆除重建,不仅费工、费时、耗资,还要长期中断交通,造成社会资源的巨大浪费并极大影响区域经济发展。因此,针对引起装配式预应力T梁桥病害的各因素,探索合理、行之有效的加固增强方法,并在不中断交通的情况下形成安全、经济、适用的预应力T梁桥实用加固增强技术,以快速高效地提高预应力T梁桥的承载能力与耐久性,具有重要的社会意义和经济意义。本文提出截面转换增强预应力T梁桥技术并开展相关研究,主要研究内容包括:(1)阐明了预应力T梁桥截面转换增强的的主要机理,重点针对箱型截面的力学性能和植筋锚固系统的工作机理两个方面进行展开分析。(2)推导了截面转换增强预应力T梁桥施工阶段主梁混凝土、预应力钢束的应力计算方法,推导了正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯承载力计算公式,揭示了截面转换加固增强技术的力学原理。通过公式分析比较可知,预应力T梁经截面转换增强后应力状态可得到改善,截面承载力明显提升。(3)基于Abaqus平台和Midas Civil平台开展精细化数值仿真分析,总结了截面转换增强前后预应力T梁、新增底板等各部件的应力及挠度变化规律。结果表明,截面转换增强技术能够有效改善预应力T梁应力状态、减小主梁下挠量,显著提高截面承载力。(4)对截面转换增强预应力T梁桥技术中关键参数进行了分析,给出了新增底板配筋率、增强区段的合理取值范围和取值建议;提出了截面转换增强预应力T梁桥的合理施工工序、施工工艺及施工注意事项,为加固技术的成功实施提供了技术参考。(5)为验证截面转换增强预应力T梁桥技术的增强效果,开展了缩尺模型试验,试验结果表明:截面转换增强后新增底板能够与原结构协同受力,梁肋间新增钢筋应变横向分布层符合客观的滞后效应分布,构成箱型截面梁的力学;增强后同级荷载下模型梁应变、挠度值减小;增强后主梁开裂相对滞后,裂缝各项指标均较增强前减小;主梁力学状态得到改善;增强后模型梁抗扭刚度提升3.5倍,承载能力提升28%。本论文研究成果可为截面转换增强预应力T梁桥技术的应用提供理论和试验基础。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.7
【图文】：

桁架模型,构件,斜裂缝,截面转换

第二章截面转换增强预应力 T 梁桥机理研究分别表示为 Z 轴和 t 轴，形成 Z—t 坐标系。斜裂缝形成后，混凝土压应力又沿斜裂缝承受拉应力，钢筋仅起拉杆作用。与纵筋成口角 d 轴，该方向亦是主压应力和主压应变的方向；取与 d 轴垂直的方构成 d—r 坐标系，详见图 2.1。

示意图,植筋,示意图,粘结剂

第二章截面转换增强预应力 T 梁桥机理研究在混凝土中水泥胶的化学作用或毛细作用产生的胶结土硬化收缩将钢筋裹紧产生的机械摩擦力；表面不平产生的机械咬合力；言，一般作为粘结剂必须具备三个条件：①容易流动的物的表面，从而有利于填补凹凸不平的部分；③通过化使被粘物牢固地结合起来。传统的吸附理论认为粘结剂互吸附力是形成次价力和主价力的前提，而机械结合理生机械咬合力的前提，在植筋理论中运用的粘结理论主械结合理论。植筋示意图见图 2.2，其植筋强度的大小主剂之间、混凝土与植筋粘结剂之间的粘结力

受力图,植筋,简化模型,受力

16（c）混凝土受力图图 2.3 植筋受力简化模型图种材料进行分析，根据平衡条件，可得如下方程：筋：d js aF C l结剂：cj D a sj d a C l C l：jc D a c C l F拉拔力（或称锚固力），kN ；分别为植筋钢筋与植筋粘结剂接触面及植筋粘结剂与分别为植筋钢筋对植筋粘结剂及植筋粘结剂对植筋钢

【参考文献】