公德屯桥体外预应力加固的有限元分析

论文摘要

钢筋混凝土空心板桥因建筑高度较低、预制方便、用材经济等优点是桥梁工程广泛采用的桥型。20世纪70、80年代所建造的钢筋混凝土空心板桥,由于空心板间多用混凝土小企口缝进行铰接连接的缺陷,这类桥梁经常出现沿空心板间企口缝的纵向裂缝、坑槽和塌陷等病害,致使板间横向联系失效,出现单板受力,严重影响行车安全。因而,对这类病害桥梁进行加固研究具有重要的工程实用价值。针对上述钢筋混凝土空心板桥存在的病害,提出了一种通过施加横向的体外预应力筋来进行治理的加固方法。根据钢筋混凝土有限元的工作原理,利用有限元软件ANSYS对公德屯桥的加固前后进行了数值模拟。公德屯桥钢筋混凝土的有限元仿真模拟,采用钢筋混凝土的整体式模型,采用三维空间块体SOLID45单元对钢筋混凝土空心板桥及空心板间的连接进行有限元建模,建立了整桥的三维实体单元计算模型,采用LINK8单元模拟体外预应力筋,并采用均匀设计软件比较所施加的横向预应力的大小和预应力筋的位置对其加固效果的影响,推选出最优加固方案,为同类桥梁加固提供参考,并对于降低桥梁加固工程的造价起到了一定作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外桥梁加固发展状况和技术研究概况
• 1.2.1 国内外桥梁加固发展状况
• 1.2.2 钢筋混凝土空心板桥常用加固技术及研究概况
• 1.2.3 体外预应力加固技术在桥梁工程中的应用状祝
• 1.3 钢筋混凝土空心板桥加固维修的研究意义
• 1.4 危旧钢筋混凝土空心板桥加固的一般原则
• 1.5 论文的主要内容
• 2 公德屯桥的动、静荷载试验分析
• 2.1 桥梁概况
• 2.2 试验目的
• 2.3 静力荷载试验
• 2.3.1 试验荷载确定
• 2.3.2 试验荷载工况
• 2.3.3 加载分级
• 2.3.4 测试断面与测点布置
• 2.4 动力荷载试验
• 2.4.1 测试截面布置
• 2.4.2 测点布置
• 2.5 静载试验结果分析评定
• 2.5.1 静载试验结果分析
• 2.5.2 静载试验结果评定
• 2.6 动载试验结果分析评定
• 2.7 本章小结
• 3 公德屯桥加固前数值模拟
• 3.1 有限元法及 ANSYS 程序介绍
• 3.1.1 有限单元法在桥梁结构分析中应用
• 3.1.2 ANSYS 在钢筋混凝土有限元分析中的运用
• 3.2 钢筋混凝土结构有限元模型的选择
• 3.3 钢筋单元-LINK8
• 3.4 公德屯桥有限元模型的建立
• 3.4.1 公德屯桥的主要参数
• 3.4.2 公德屯桥模型的建立
• 3.5 模拟结果及其分析
• 3.5.1 加固前跨中加载试验模拟分析
• 3.5.2 加固前 L/4 截面加载试验模拟分析
• 3.6 本章小结
• 4 基于均匀设计的横向体外预应力加固方法
• 4.1 加固方案
• 4.2 公德屯桥的有限元计算模型
• 4.3 基于均匀设计的数值试验
• 4.3.1 均匀设计试验方案
• 4.3.2 均匀设计试验结果分析
• 4.4 优化方案的数值试验结果分析
• 4.4.1 跨中截面加载模拟结果分析
• 4.4.2 L/4 截面加载模拟结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 就读研究生期间发表的论文