施工中PC连续梁桥遭遇洪灾垮架后结构性能评定与加固

摘要

施工期的桥梁容易受到周围环境尤其是自然灾害的影响。对于桥梁而言，最为常见的自然灾害是洪灾。洪灾易造成桥梁结构承载力降低甚至是垮桥的不利影响。对受灾桥梁进行检测和可靠性评估可为加固设计提供合理依据。因此，其检测和评估方法至关重要，影响结构的加固决策甚至营运期的安全使用。
　　本文结合我国南方山区正在施工的某预应力混凝土连续梁桥，对其洪灾后进行了全面检测并取得了一批详实数据，基于此对结构作可靠性评估。本文主要完成了以下工作并得到一些有价值的结论：
　　1．对受灾桥梁的混凝土强度、筋材力学性能、钢筋保护层厚度、结构线形和裂缝分布等内容进行了全面检测。其中仅混凝土的强度检测项就包括对预留试块强度测试、结构回弹和实桥钻芯三个方面的内容，各检测项力求详细，以求准确反映结构现状。
　　2．为评估该桥受灾后的结构性能，采用MIDAS/CIVIL和桥梁博士3.0软件建立平面杆系有限元模型，以实测的挠度值为判据识别第二跨支架冲垮和预应力张拉后梁体的刚度。结果表明：垮架后开裂梁体刚度取为初始刚度的40％时，中跨跨中挠度值与实测挠度值比较吻合，考虑预应力张拉后裂缝的闭合以及预应力对刚度的影响，第二跨预应力张拉后梁体刚度按初始刚度的85％考虑。
　　3．基于上述结论对结构进行承载能力极限状态以及正常使用极限状态评估，包括正截面抗弯承载能力验算、斜截面抗剪承载能力验算、压应力验算以及挠度验算等内容。结果表明：该桥受灾后正截面抗弯承载力、斜截面抗剪承载力、标准值组合下主压应力以及挠度满足04规范要求，但标准值组合下中跨3/4跨附近梁段正压应力不满足规范要求。
　　4．采用AYSYS软件建模分析垮架后梁体的位移、裂缝形态及应力状态，特别是钢筋应力状态。结果表明跨中裂缝实测值与计算值吻合较好；垮架时钢筋最大拉应力为259.4MPa，小于钢筋屈服强度335MPa，说明支架冲垮阶段钢筋尚未屈服；支架冲垮后第二跨跨中截面上、下缘钢筋应力分别为27.4MPa、221.4MPa，与实体单元建模计算结果18.4MPa、228.5MPa比较接近，这进一步验证了取开裂后截面有效刚度为原刚度的40％是合理的。

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第一章 绪论

1.1预应力连续梁桥的发展

1.2工程自然灾害

1.3受灾桥梁承载力评估

1.4 问题的提出及研究目的

1.5工程背景

1.6本文研究内容

第二章 结构检测

2.1 结构检测的主要内容

2.2 检测结果

2.3 小结

第三章 结构受力平面有限元分析

3.1 计算参数

3.2计算结果

3.3 小结

第四章 结构受力的空间非线性分析

4.1 计算模型及参数

4.2计算结果

4.3 小结

第五章 建议的加固处理方案

5.1 平面杆系有限元软件计算分析

5.2 实体单元计算结果

5.3小结

结论及展望

参考文献

致谢

附录