钢板—混凝土组合加固钢筋混凝土梁二次受力抗弯性能研究

摘要

桥梁结构由于设计标准低、施工不当以及结构功能改变等，需进行加固改造以达到提高结构的承载力的目的，延长桥梁结构使用寿命。钢板-混凝土组合加固技术是基于现有的加固方法和钢-混凝土组合结构基础上发展起来的一种新型加固方法，这种加固方法综合了粘贴钢板法和增大截面法的优点。在实际加固工程中，由于受到结构形式、荷载类型以及使用要求等条件的限制，往往不能对结构进行完全卸载，加固时结构往往处于二次受力状态，从而导致加固钢板相对于结构应力、应变滞后，实际加固中不考虑二次受力实际上高估了加固构件的承载力。
　　为了研究在二次受力影响下加固结构的抗弯性能，本文拟以钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁为研究对象，在考虑二次受力条件下，通过理论分析研究及利用非线性有限元方法，分别从这加固前弯矩、截面加固高度、加固钢板加固量、初始配筋率等几方面系统分析研究钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土抗弯承载力的发展状况。结合钢筋混凝土相关理论，推导一种组合加固梁实用、简便的承载力计算方法。在现有加固方法和钢板-混凝土结构理论基础上结合有限元基本理论基础上，利用现有的有限元软件ANSYS，提出一种建立钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土结构有限元模型方法，根据此方法建立钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的有限元模型，考虑混凝土的非线性本构关系通过不同的加固影响参数对组合加固梁加固前后极限抗弯承载力进行数值模拟分析研究，将有限元计算分析结果与理论计算进行对比分析，其吻合程度良好，可供实际加固工程参考使用。由于加固钢板的存在抑制了裂缝的开展以及加固结构截面的增大，利用钢板-混凝土组合加固技术能显著提高加固结构的承载力，可广泛应用于实桥加固。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 我国公路桥梁安全现状

1．2 桥梁结构加固的意义

1．3 钢板-混凝土组合加固的技术特点

1．4 国内外研究现状及发展动态

1．5 本文研究内容

第二章 钢板-混凝土组合加固构件抗弯承载力计算

2．1 基本假定

2．2 钢板-混凝土组合加固结构一次受力抗弯承载力简介

2．3 钢板-混凝土组合加固粱二次受力抗弯承载力

2．3．1 钢板-混凝土组合加固梁初始弯矩下的滞后应变计算

2．3．2 组合加固梁二次受力的破坏特征及判断

2．3．3 受拉钢筋和加固钢板的屈服条件

2．3．4 二次受力下组合加固梁正截面承载力的计算公式

2．4 本章小结

第三章 不同参数对加固构件承载力的影响

3．1 组合加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式的演化分析

3．1．1 加固前结构承载程度比

3．1．2 加固前弯矩作用下相关公式的简化

3．1．3 极限承载能力计算相关公式的简化

3．1．4 组合加固钢筋混凝土梁抗弯承载能力的影响因素分析

3．2 各种参数对加固效果的影响分析

3．2．1 加固前承载程度比对钢筋和钢板应变的影响

3．2．2 配筋率及钢板加固率对承载力的影响

3．2．3 截面最小有效高度增长率

3．2．4 钢板最大加固量

3．3 钢板-混凝土组合加固加固钢筋混凝土梁抗弯承载力算例

3．3．1 加固前结构抗弯承载力计算

3．3．2 采用规范相关公式计算滞后应变的抗弯承载力计算

3．3．3 滞后应变考虑材料非线性应力-应变关系算法下的抗弯承载力计算

3．3．4 钢板-混凝土组合加固梁实际算例结果对比

3．4 本章小结

第四章 组合加固钢筋混凝土梁抗弯承载力数值分析

4．1 钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁有限元分析的特点

4．2 材料的本构关系及单元选取

4．2．1 混凝土

4．2．2 钢筋

4．2．3 钢板

4．3 钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁有限元模型的建立

4．3．1 材料参数输入

4．3．2 模型建立及荷载施加

4．3．3 二次受力分析方法选取

4．4 钢板-混凝土组合加固梁受弯性能分析

4．4．1 加固前结构抗弯承载力计算

4．4．2 钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁承载力计算

4．5 ANSYS有限元分析结果与理论计算结果的对比

4．5．1 有限元分析结果与规范法计算结果的对比

4．5．2 有限元分析结果与考虑材料非线性计算结果的对比

4．6 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果