中小跨径桥梁加固优选方案研究

论文摘要

目前我国的中小跨径桥梁超过五十五万座,而且大部份位于技术等级低,通行能力差的县乡公路上,如何利用有限的资金高效地加固这些桥梁是一个重要的课题。本文采用有限元分析软件对结构加固体系进行非线性分析。主要对T形截面、空心板截面及箱形截面共11个构件进行加固前后承载力分析,确定不同加固方法对桥梁承载力的提高幅度,及通过价值工程分析,对不同的加固方法进行经济性分析。通过对比分析,对不同截面形式不同跨径的桥梁作出加固评估,为实际加固工程选择合适的加固方法及估计加固承载力提高幅度提供参考。在加固费用分析方面,本文查阅相关定额,结合市场实际,制定了高强钢绞线加固、粘贴钢板加固、粘帖碳纤维加固及增大截面加固的取费表,通过取费表计算的造价与实际造价较为吻合,可供同类工程参考。取得的主要成果有以下几方面。1、桥梁的不同的截面形式对中小跨径桥梁加固的提升幅度有较大影响,同跨径的箱梁形截面构件比T形截面的提升幅度高出16%以上。2、对于空心板截面构件,粘贴碳纤维加固的承载力提高幅度为16%-56%,粘贴钢板加固的承载力提高幅度为16%-60%,高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的承载力提高幅度为20%-60%,增大截面加固的承载力提高幅度为19.5%-62%,构件跨径越大提高幅度越小。3、对于T形截面构件,粘贴碳纤维加固的承载力提高幅度为2%-23%,粘贴钢板加固的承载力提高幅度为12%-32%,高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的承载力提高幅度为20%-40%,增大截面加固的承载力提高幅度为20%-40%,构件跨径越大提高幅度越小。4、不同加固方法的加固费用相差较大,粘贴钢板加固费用为高强钢绞线网-聚合物砂浆加固费用的4.9-5.7倍、为粘贴碳纤维加固费用的1.29-2.5倍、为增大截面加固费用的2.57-3.67倍。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁加固改造的现状及意义
• 1.1.1 国内桥梁现状
• 1.1.2 国外的桥梁现状
• 1.1.3 桥梁加固的社会意义
• 1.1.4 桥梁加固改造的现状
• 1.2 加固技术发展前景
• 1.3 本文的研究目的和采用的方法
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 公路桥梁常见病害及加固方法
• 2.1 桥梁常见病害
• 2.1.1 裂缝
• 2.1.2 混凝土碳化及钢筋锈蚀
• 2.1.3 剥蚀
• 2.1.4 地基不均匀沉降引起的破坏
• 2.1.5 跨中挠度过大
• 2.2 桥梁加固技术特点
• 2.2.1 增大截面法的特点
• 2.2.2 粘贴钢板加固法的特点
• 2.2.3 粘贴纤维复合材料加固法的特点
• 2.2.4 体外预应力加固法的特点
• 2.2.5 改变体系加固法的特点
• 2.2.6 高强钢绞线网—聚合物砂浆法的特点
• 2.3 本章小结
• 第三章 不同加固方法的有限元参数选择
• 3.1 引言
• 3.2 实验情况简介
• 3.2.1 粘贴钢板试验情况简介
• 3.2.2 碳纤维试验情况简介
• 3.2.3 高强钢绞线网-聚合物砂浆试验情况简介
• 3.3 有限元分析方法
• 3.3.1 单元的选择
• 3.3.2 材料特性
• 3.3.3 ANSYS建模及单元划分
• 3.3.4 非线性收敛控制与策略
• 3.4 数值分析结果与实验结果对比
• 3.4.1 粘贴钢板及碳纤维加固有限元模型建立
• 3.4.2 粘贴钢板及碳纤维试验值与有限元计算值对比
• 3.4.3 高强钢绞线网-聚合物砂浆试验有限元模型建立
• 3.4.4 有限元计算值与高强钢绞线网-聚合物砂浆试验值对比
• 3.5 本章小结
• 第四章 中小跨径桥梁加固的力学分析
• 4.1 引言
• 4.2 T形截面桥梁加固力学分析
• 4.2.1 桥梁资料
• 4.2.2 基本参数选择
• 4.2.3 粘贴碳纤维加固分析
• 4.2.4 粘贴钢板加固分析
• 4.2.5 高强钢绞线网-聚合物砂浆加固分析
• 4.2.6 增大截面加固分析
• 4.2.7 T形截面桥梁加固小结
• 4.3 空心板截面桥梁加固力学分析
• 4.3.1 桥梁基本资料
• 4.3.2 基本参数选择
• 4.3.3 粘贴碳纤维加固分析
• 4.3.4 粘贴钢板加固分析
• 4.3.5 高强钢绞线网-聚合物砂浆加固分析
• 4.3.6 增大截面加固分析
• 4.3.7 空心板截面桥梁加固小结
• 4.4 箱形截面桥梁加固力学分析
• 4.4.1 桥梁基本资料
• 4.4.2 基本参数选择
• 4.4.3 粘贴碳纤维加固分析
• 4.4.4 粘贴钢板加固分析
• 4.4.5 高强钢绞线网-聚合物砂浆加固分析
• 4.4.6 增大截面加固分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 中小跨径桥梁加固经济性分析
• 5.1 价值工程
• 5.2 加固费用依据
• 5.2.1 粘贴钢板加固取费依据
• 5.2.2 粘贴碳纤维加固取费依据
• 5.2.3 高强钢绞线网-聚合物砂浆加固取费依据
• 5.2.4 增大截面加固取费依据
• 5.3 加固费用计算
• 5.3.1 粘贴钢板加固费用计算
• 5.3.2 粘贴碳纤维布加固费用计算
• 5.3.3 高强钢绞线网-聚合物砂浆加固费用计算
• 5.3.4 增大截面加固费用计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢