RC简支T梁桥加固拓宽改造研究与应用

发布时间：2017-07-17 06:16

  本文关键词：RC简支T梁桥加固拓宽改造研究与应用

  更多相关文章： 加固拓宽 模型试验 数值模拟 参数分析 工程实例

【摘要】：部分现役RC简支T梁桥,因交通量激增,存在承载能力不足或通行能力不足的问题,桥梁的瓶颈效应一定程度上制约了经济的发展。采用合理的加固拓宽方法进行旧桥改造,提高承载能力和通行能力,充分利用旧桥的设计使用寿命,将具有深远的现实意义。本文以实际旧桥加固拓宽改造工程为依托,提出截面转换加固和悬臂拓宽的组合改造方法。并对该方法的可行性和实效性展开研究:(1)以依托工程改造前后主梁为原型,进行缩尺模型试验。对比加固前后模型梁在静力荷载下的各项作用效应,并采用通用有限元程序ABAQUS进行试验过程模拟,通过对比试验数据和计算结果评价加固效果。对比显示:加固后极限承载力提高71.2%,抗扭刚度提高约8倍,应力水平在同级荷载下明显降低,总体加固效果显著;(2)通过模型试验中混凝土应变沿梁高的分布发现,平截面假定并不能精确符合,分析原因之一即为箱形梁的剪力滞后效应。以弹性力学变分原理为基础,通过假定翼缘板二次抛物线形的纵向位移差值函数,推导了箱梁剪力滞效应的解析理论解,并与有限元解进行对比。基于有限元方法对箱梁剪力滞效应的主要影响因素进行了参数分析,结果表明宽跨比是影响剪力滞效应最敏感的因素。通过提取在不同宽跨比下ANSYS空间有限元的应力分布数据,计算得到单箱多室箱梁的有效翼缘宽度系数,并与现行桥梁规范计算值进行对比,规范值偏于保守,建议加固设计时适用;(3)确定有效翼缘宽度后,可将截面转换加固形成的单箱多室箱梁等效简化为工形梁。考虑桥梁带载加固的二次受力特征,推导了抗弯加固的三种破坏形态和相应承载力计算公式。提出同时进行抗剪加固的必要性,从工程经济原则给出了加固设计建议;(4)最后以本文依托工程为范例,介绍了实桥加固拓宽组合改造的施工全程和重要施工工艺,施工监测和竣工后的验证性荷载试验等。在缺少相关施工经验的情况下,可予同类工程参考借鉴。
【关键词】：加固拓宽 模型试验 数值模拟 参数分析 工程实例
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.6
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-12
• 主要符号12-13
• 1 绪论13-23
• 1.1 引言13-15
• 1.2 研究背景15
• 1.3 国内外研究现状15-19
• 1.3.1 旧桥加固研究现状16-17
• 1.3.2 旧桥拓宽研究现状17-18
• 1.3.3 箱梁剪力滞后效应研究现状18-19
• 1.4 截面转换加固法19-21
• 1.4.1 加固方法简介19-20
• 1.4.2 加固方法研究现状20-21
• 1.5 本文研究内容21-22
• 1.6 本文研究意义22
• 1.7 本章小结22-23
• 2 加固拓宽改造模型试验与数值模拟23-45
• 2.1 引言23
• 2.2 缩尺模型试验23-31
• 2.2.1 相似性原理概述23
• 2.2.2 模型试验简介23-24
• 2.2.3 模型梁制作24-26
• 2.2.4 模型梁测点布置26-29
• 2.2.5 加载制度和加载值设计29-31
• 2.3 模型试验的数值模拟31-34
• 2.3.1 有限元基本原理简介31-32
• 2.3.2 材料本构关系32-34
• 2.3.3 ABAQUS数值模拟计算模型34
• 2.4 模型试验与数值模拟结论分析34-44
• 2.4.1 模型梁自振频率对比分析34-35
• 2.4.2 平截面假定验证35-36
• 2.4.3 混凝土和钢筋应变对比分析36-40
• 2.4.4 跨中扭转角和挠度对比分析40-42
• 2.4.5 裂缝和极限承载力分析42-44
• 2.5 本章小结44-45
• 3 单箱多室箱梁剪力滞后效应分析45-71
• 3.1 引言45
• 3.2 剪力滞后效应概述45-46
• 3.3 单箱多室箱梁剪力滞后效应的解析理论法46-58
• 3.3.1 基本假定46-48
• 3.3.2 常见静力边界条件48
• 3.3.3 控制方程的推导与求解48-54
• 3.3.4 实例验证54-58
• 3.4 单箱多室箱梁剪力滞后效应影响参数分析58-67
• 3.4.1 宽跨比分析58-60
• 3.4.2 宽高比分析60-61
• 3.4.3 腹板厚度分析61-62
• 3.4.4 底板厚度分析62-64
• 3.4.5 悬臂长度分析64-65
• 3.4.6 荷载作用类型分析65-67
• 3.5 箱梁有效翼缘宽度67-69
• 3.6 本章小结69-71
• 4 RC简支T梁桥截面转换加固设计建议71-85
• 4.1 引言71
• 4.2 加固设计基本理论71-74
• 4.2.1 基本原则71
• 4.2.2 基本假定71-73
• 4.2.3 带载加固的二次受力概述73-74
• 4.3 正截面抗弯承载力加固设计分析74-82
• 4.3.1 初始荷载下的应变计算74-75
• 4.3.2 极限状态界定与承载力计算75-80
• 4.3.3 正截面抗弯加固设计80-81
• 4.3.4 容许应力校核81-82
• 4.4 斜截面抗剪加固分析82-84
• 4.5 本章小结84-85
• 5 加固拓宽改造工程实例85-99
• 5.1 工程概况85-86
• 5.2 原桥病害分析与处理办法86-88
• 5.3 加固拓宽改造深化设计和施工88-94
• 5.3.1 加固拓宽改造施工过程88-90
• 5.3.2 加固拓宽改造施工监测90-92
• 5.3.3 桥面整体顶升换支座92-94
• 5.4 竣工验收荷载试验94-98
• 5.4.1 荷载试验概况和方案94-96
• 5.4.2 荷载试验结果分析和结论96-98
• 5.5 本章小结98-99
• 6 结论与展望99-101
• 6.1 本文主要结论99-100
• 6.2 预期研究与展望100-101
• 致谢101-103
• 参考文献103-107

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