预应力混凝土连续刚构桥病害分析及加固研究

发布时间：2017-06-10 11:17

  本文关键词：预应力混凝土连续刚构桥病害分析及加固研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：过去几十年是我国公路建设的黄金发展期,桥梁工程建设水平也因此得到了极大提高。而随着大跨径桥梁建设需求的增加,预应力混凝土连续刚构桥以其预应力强度高,跨越能力强,整体稳定性强等显著优势获得了业内的广泛认可,从众多桥型中脱颖而出成为设计方案中最常见的选择。但是随着投入运营时间的增加,近年来发现不少连续刚构桥梁由于各种原因,出现了诸如跨中下挠过大、箱体裂缝急剧增加而普遍开裂等病害,降低了桥梁的实际承载能力,对桥梁的安全运营和使用寿命都造成了严重的影响。考虑到一般来说桥梁新建成本较高,详细研究在役带病工作桥梁的病害成因并且根据原因对症下药对其进行加固维修就显得意义重大。本文依托鹤大高速红岭高架桥(右幅)工程实例,首先利用有限元分析软件建立该桥的全桥杆系模型,对预应力混凝土连续刚构桥两类最典型病害(跨中下挠过大与箱梁开裂)的成因进行了详细研究。分析了箱梁顶板、底板和腹板等不同位置纵向预应力和混凝土后期收缩徐变以及箱梁开裂对跨中挠度的影响程度,也比较了考虑与不考虑剪切变形时的计算挠度差异;分析了纵向、竖向预应力和温度效应以及混凝土收缩徐变效应对箱梁截面主拉应力的影响,从而间接得出了最典型的箱梁裂缝—腹板斜裂缝的主要成因。然后通过建立该桥局部实体模型,分析了典型病害梁段的细部应力分布特点,从而验证了裂缝形成与应力过大的关系及裂缝分布、发展规律。其次,本文结合既有加固相关研究,从作用原理、技术特点和适用范围等方面对目前被工程实践证明行之有效的最常用的几种加固技术:增大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维加固法以及体外预应力加固法进行了介绍。并且通过对各常用加固方法的模拟加固结果进行对比分析,归纳总结出各方法的实际加固效果,同时也比较了多种方法结合使用的混合加固法加固效果,为实际工程中桥梁加固维修方案的设计提供了参考依据。最后,本文依据红岭高架桥(右幅)的桥梁检测报告,简要介绍了该桥的主要病害,同时结合前文理论研究,判断该桥的病害成因从而提出针对性的加固维修方案。并且在有限元模型中对具体加固措施进行了模拟,通过对比加固前后桥梁各项主要参考指标的变化对实际加固效果予以评价。本文从加固方案设计到具体实施以及后期加固效果评价的思路可供今后类似实桥加固维修案例参考借鉴。
【关键词】：PC连续刚构桥 跨中下挠 腹板斜裂缝 成因分析 加固方法
【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】：U445.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.1.1 课题研究的背景10
• 1.1.2 课题研究的意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-14
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13
• 1.2.3 国内外研究现状简析13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 PC连续刚构桥跨中下挠过大病害分析16-35
• 2.1 论文依托工程及分析模型介绍16-19
• 2.1.1 依托工程概况16-18
• 2.1.2 有限元分析模型简介18-19
• 2.2 主梁跨中下挠过大病害实例19-21
• 2.2.1 国内病害实例19-21
• 2.2.2 国外病害实例21
• 2.3 跨中下挠过大病害成因分析21-33
• 2.3.1 主梁挠度计算原理21-23
• 2.3.2 纵向预应力对跨中挠度的影响23-26
• 2.3.3 收缩徐变对跨中挠度的影响26-29
• 2.3.4 箱梁开裂对跨中挠度的影响29-32
• 2.3.5 跨中下挠过大病害成因总结32-33
• 2.4 本章小结33-35
• 第3章 PC连续刚构桥箱梁开裂病害分析35-59
• 3.1 箱梁开裂病害实例与裂缝类型35-37
• 3.1.1 箱梁开裂病害实例35-36
• 3.1.2 箱梁裂缝类型36-37
• 3.2 腹板斜裂缝分析37-54
• 3.2.1 腹板斜裂缝特征37-39
• 3.2.2 腹板斜裂缝成因分析原理39-40
• 3.2.3 纵向预应力对主拉应力影响40-42
• 3.2.4 竖向预应力对主拉应力影响42-44
• 3.2.5 温度效应对主拉应力影响44-46
• 3.2.6 收缩徐变对主拉应力影响46-47
• 3.2.7 局部实体模型分析47-52
• 3.2.8 腹板斜裂缝成因总结52-54
• 3.3 其他常见裂缝介绍及成因分析54-58
• 3.3.1 腹板竖向裂缝54-55
• 3.3.2 底板横向裂缝55-56
• 3.3.3 顶板和底板纵向裂缝56-57
• 3.3.4 悬臂板裂缝57-58
• 3.3.5 齿板裂缝58
• 3.4 本章小结58-59
• 第4章 PC连续刚构桥维修加固方法59-70
• 4.1 常用加固方法介绍60-62
• 4.1.1 增大截面加固法60
• 4.1.2 粘贴钢板加固法60-61
• 4.1.3 粘贴碳纤维加固法61
• 4.1.4 体外预应力加固法61-62
• 4.2 各加固方法效果对比分析62-68
• 4.2.1 增大截面加固法效果63
• 4.2.2 粘贴钢板加固法效果63-64
• 4.2.3 粘贴碳纤维加固法效果64-65
• 4.2.4 混合加固法效果65-67
• 4.2.5 体外预应力加固法效果67-68
• 4.3 本章小结68-70
• 第5章 工程实例分析70-79
• 5.1 实桥病害状况介绍70-72
• 5.1.1 红岭高架桥表观检查裂缝情况70-71
• 5.1.2 动静载试验结果71-72
• 5.2 红岭高架桥加固设计72-75
• 5.2.1 加固维修方案设计72-73
• 5.2.2 加固维修方案具体实施73-75
• 5.3 加固效果评价75-77
• 5.3.1 加固前后正截面抗裂性能对比75-76
• 5.3.2 加固前后斜截面抗裂性能对比76-77
• 5.3.3 加固前后主梁挠度对比77
• 5.4 本章小结77-79
• 结论79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果85-87
• 致谢87

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