桁式组合拱桥病害分析及体外预应力加固技术研究

摘要

预应力混凝土桁式组合拱桥于上世纪七十年代末由贵州省交通厅提出，并于1981年设计、施工了第一座预应力混凝土桁式组合拱桥。预应力桁式组合拱桥具有结构轻巧、省材料、投资少等特点，在全国范围内得到了推广应用。由于桁式组合拱桥早期发展速度过快，对结构尤其是细节部位研究不足，当时设计经验、施工技术不够成熟以及其自身的结构缺陷，预应力桁式组合拱桥存在着诸如通过能力差、强度低、整体稳定性弱等问题，导致许多桥在使用了二三十年后出现了不同程度的损坏。因此寻求一种经济、实用、有效的加固技术具有十分重要的现实意义。
　　 本文总结了桁式组合拱桥的典型病害，并分析了病害的特征和产生的原因。在此基础上总结了不同的桁式组合拱桥的加固技术，针对阻止跨中持续下挠提出了采用体外预应力加固实腹段，同时拱肋采用增大截面的加固方法。并对体外预应力结构的构造体系、受力特点和加固设计要点进行了研究。同时又以贵州省六盘水市都格大桥为研究背景，根据其病害特征并采用挠度、应力拟合法建立了结构损伤模型，并进行体外预应力加固设计、布束方案设计、结构计算分析。对加固前后结构控制截面的内力、应力进行了验算和比较。表明了该方法能明显改善原桥的应力储备，能有效的阻止跨中的持续下挠，并能适当恢复结构线形。

目录

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第一章绪论

1.1桁式组合拱桥的产生和发展

1.2在役桁式组合拱桥病害现状

1.3桁式组合拱桥加固改造技术研究现状

1.4本文主要研究内容

第二章桁式组合拱桥典型病害及成因分析

2.1桁式组合拱桥构造特点和受力分析

2.2在役桁式组合拱桥存在的主要病害

2.3桁式组合拱桥病害成因分析

2.3.1桁式组合拱桥跨中下挠的原因分析

2.3.2混凝土开裂原因分析

2.3.3其他常见混凝土裂缝

2.4其他病害

2.5小结

第三章桁式组合拱桥加固改造方法探讨

3.1桁式组合拱桥的加固改造思路及原则

3.1.1桁式组合拱桥的加固改造思路

3.1.2桁式组合拱桥的加固设计原则

3.2桁式组合拱桥加固方法综述

3.2.1增强结构整体性和稳定性的加固方法

3.2.2恢复结构承载力的加固方法

3.3桁式组合拱桥采用体外预应力加固方案

3.3.1采用体外预应力加固的受力特点和使用条件

3.3.2体外预应力加固方案设计思路

3.4小结

第四章体外预应力加固桁式组合拱桥方法研究

4.1体外预应力加固桁式组合拱桥的构造体系

4.1.1体外预应力索、管道和灌浆材料

4.1.2体外索的锚固装置

4.1.3体外预应力转向装置

4.1.4体外索防腐系统

4.2体外预应力加固桁式组合拱桥的设计计算方法

4.2.1张拉控制应力σcom的确定

4.2.2加固体系的截面配筋设计

4.2.3预应力束转向位置优化分析

4.3体外预应力损失计算分析

4.3.1预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失σl1的计算方法

4.3.2锚具变形等引起的预应力损失σl2

4.3.3分批张拉引起的构件混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl3

4.3.4体外预应力束的应力松弛引起的预应力损失σl4

4.3.5温差引起损失σl5

4.3.6总结

4.4体外预应力的应力增量计算和二次效应分析

4.4.1体外预应力的应力增量

4.4.2体外预应力的二次效应

4.5体外预应力加固桁式组合拱桥的力学性能分析

4.5.1体外预应力结构挠度计算

4.5.2体外预应力加固体系的应力计算

4.6体外预应力束的减振措施

4.7小结

第五章桁式组合拱桥体外预应力加固技术应用研究

5.1贵州省六盘水市都格大桥概况

5.1.1工程概况

5.1.2结构病害检查结果

5.2桥梁结构损伤模型的建立与分析

5.2.1结构线形对桥梁结构力学性能的影响分析

5.2.2节点损伤对桥梁结构挠度、应力的影响分析

5.2.3全桥结构损伤模型和承载力检算

5.3体外预应力加固设计方法

5.3.1体外预应力筋配筋设计

5.3.2体外预应力束的布置

5.4加固体系计算分析

5.4.1加固体系正常使用阶段应力验算

5.4.2加固体系承载力极限状态验算

5.4.3加固体系挠度计算分析

5.5加固施工流程及要点

5.5.1体外预应力

5.5.2下弦增大截面

5.6小 结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作的展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得科研成果