PC变截面宽幅空心板桥承载力检测评估及加固关键技术研究

论文摘要

PC变截面宽幅空心板桥属于简支梁桥的一种,由于其结构受力明确和施工流程简便在我国得到广泛应用,但随着服役年限和交通运输量的急剧增长,此类桥型上出现的病害问题日益显著。为了做出是否加固改造或拆除重建的准确决策,并针对病害提出相应的加固方法,就必须对在役的依托工程桥梁进行桥梁外观检测和承载力评估。本文首先根据检测结果分析了病害的成因,并对依托工程—武义江大桥进行了量化评定,得出需要加固改造的结论。进而对使用规范公式和有限元计算软件ANSYS计算的单板极限承载力与借助SAP2000和Midas/Civil验算桥梁正常使用阶段的荷载效应进行比较,承载力验算系数都小于1,证实了量化结果的正确性。为了进一步探究该类桥型中采用的空心板的真实情况,将从现役空心板桥中拆除的单板进行抗弯破坏性试验,得出的试验结果包括相应测点的位移和应变、裂缝的开展情况、刚度退化以及极限承载力都与理论实际分析吻合程度良好,并在此基础上提出了刚度退化理论计算简易公式。针对空心板桥的典型裂缝病害,我们提出了几种合理的加固补强方案,并进行了方案的比选,得出了加固效果最为有效的混合加固法—钢板连接空心板并叠合铺装层法。利用SAP2000深入分析比较了采用该方法加固前后的内力效应,并结合工程实例—红梅桥采用本方法加固前后的静载试验结果,得出此种加固补强措施对降低空心板中的内力效果显著,改善了全桥的整体受力性能,解决了典型病害产生的单板受力问题,为以后PC变截面宽幅空心板桥选用此种方案进行加固改造提供了实例佐证。本课题中采用的加固技术和质量检验评定标准将对今后我国类似桥梁加固规范的编制有着重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 PC变截面宽幅空心板桥概述
• 1.2.1 PC变截面宽幅空心板桥的设计理念
• 1.2.2 预应力混凝土空心板结构的种类
• 1.2.3 预应力混凝土空心板桥的主要结构形式和截面种类
• 1.2.4 本文研究的PC变截面宽幅空心板结构样式
• 1.3 国内外PC变截面宽幅空心板的应用现状
• 1.3.1 国外PC变截面宽幅空心板桥应用现状
• 1.3.2 国内PC变截面宽幅空心板桥应用现状
• 1.4 本文主要研究内容和目的
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要研究目的和意义
• 第二章 PC变截面宽幅空心板桥病害检测及机理分析
• 2.1 PC变截面宽幅空心板桥桥梁病害
• 2.1.1 桥梁病害的概念
• 2.1.2 PC变截面宽幅空心板桥桥梁病害的主要形式
• 2.1.3 PC变截面宽幅空心板桥桥梁病害检查的目的和意义
• 2.2 PC变截面宽幅空心板桥病害实例分析
• 2.2.1 武义江大桥的概况
• 2.2.2 武义江大桥检测目的及依据
• 2.2.3 武义江大桥外观检查方案
• 2.2.4 武义江大桥的典型病害
• 2.2.5 武义江大桥的典型病害机理分析
• 2.2.6 武义江大桥检查结论
• 2.3 小结
• 第三章 PC变截面宽幅空心板桥承载力评估
• 3.1 PC变截面宽幅空心板桥桥梁承载力评定流程
• 3.2 PC变截面宽幅空心板桥承载力评估传统方法
• 3.3 理论计算分析评估方法
• 3.3.1 评估方法介绍
• 3.3.2 按规范计算极限承载能力
• 3.3.3 利用ANSYS计算单根梁的极限承载力
• 3.4 依托工程全桥建模验算结果
• 3.4.1 SAP2000全桥建模的计算结果
• 3.4.2 Midas/Civil全桥建模的计算结果
• 3.4.3 全桥建模验算的结论
• 3.5 小结
• 第四章 PC变截面宽幅空心板桥单板抗弯破坏性试验研究
• 4.1 破坏性试验介绍
• 4.1.1 试验依据
• 4.1.2 试验目的
• 4.1.3 工作内容
• 4.1.4 试验主要过程
• 4.2 试验依托桥梁概况
• 4.3 破坏性试验加载装置设计
• 4.4 测试项目及测试方法
• 4.5 试验测点布置
• 4.5.1 位移测点
• 4.5.2 混凝土表面应变测点
• 4.6 试验加载流程
• 4.6.1 试验加载流程
• 4.6.2 试验加载过程
• 4.7 试验过程分析
• 4.7.1 试验前准备工作
• 4.7.2 试验过程
• 4.7.3 加载规则
• 4.7.4 试验终止条件
• 4.8 试验结果
• 4.8.1 位移结果分析
• 4.8.2 应变结果分析
• 4.8.3 裂缝发展分析
• 4.8.4 破坏现象与机理分析
• 4.8.5 刚度退化分析
• 4.9 本章小结
• 第五章 PC变截面宽幅空心板桥加固方法研究及实桥加固验证
• 5.1 PC变截面宽幅空心板桥加固方法研究
• 5.1.1 PC变截面宽幅空心板桥基本力学图式
• 5.1.2 PC变截面宽幅空心板桥比选加固方案介绍
• 5.1.3 加固方法的比选
• 5.2 钢板连接空心板并加叠合层法加固研究
• 5.2.1 钢板连接空心板并加叠合层法介绍
• 5.2.2 钢板连接空心板并加叠合层法加固原理
• 5.3 钢板连接空心板并加叠合层法理论模拟计算
• 5.3.1 建模过程概述
• 5.3.2 加固前后应力结果对比分析
• 5.3.3 加固前后内力结果对比分析
• 5.4 钢板连接空心板并加叠合铺装层法加固实例
• 5.4.1 加固依托工程背景资料
• 5.4.2 加固采用的方法介绍
• 5.5 PC变截面宽幅空心板桥静载试验
• 5.5.1 测试内容及量测方法
• 5.5.2 试验荷载确定
• 5.5.3 测点布置
• 5.5.4 静载试验规则及程序
• 5.5.5 静载试验空间计算模型
• 5.5.6 静载试验结果与理论计算结果比较分析
• 5.5.7 静载试验加固设计结论
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢