预应力加固钢结构的理论分析与设计计算研究

摘要

钢结构因其有许多优点而广泛应用于各种领域.当钢结构的强度、刚度及稳定性不能满足要求时,应对钢结构进行加固或修复.目前,加固钢结构的方案主要可分为:加大构件截面法、改变结构计算简图法和预应力加固法.其中,预应力是加固和修复钢结构的一种有效方法.但由于人们对旧钢结构采用加固方案的兴趣远小于新建,所以预应力钢结构加固方面的研究、经验及实践还较少.中国在预应力加固钢结构方面的实践屈指可数.目前国内尚未有系统的预应力加固钢结构的研究成果,只有一两篇文章涉及到此内容,但研究内容的深度和广度还远远不够.因此,系统地研究、总结预应力加固钢结构的有关理论,尤其是针对中国目前常用的钢结构形式进行深入地研究,具有十分重要的理论价值和现实意义.该文在预应力钢结构计算理论和《钢结构设计规范》(GBJ17-88)、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86)和《铁路桥梁钢结构设计规范》(TB10002.2-99)有关条文的基础上,同时借鉴了体外预应力加固混凝土结构的先进研究成果,并结合两个加固计算实例,对预应力加固钢结构进行了较为系统的理论分析,提出了预应力加固钢结构的计算理论和设计方法.该文的研究工作及取得的一些成果如下:1.选择了适用于预应力加固钢结构的后张预应力体系;结合新的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和体外预应力加固混凝土结构的一些理论,对预应力损失的计算进行了分析和改进,提出了适用于预应力加固钢结构的预应力损失计算方法.2.介绍了预应力加固钢结构所具有的特点和计算原则;以钢结构设计原理中的极限状态设计法或容许应力法为基础,阐述了预应力加固钢结构的分阶段加固设计计算原理和方法.3.分析和研究了预应力加固轴心受拉和轴心受压构件的计算方法、优化加固设计及其应用.4.全面分析了预应力加固钢梁的计算原理、设计方法以及影响加固设计的若干因素,提出了预应力加固钢梁的设计方法,并通过实例进行了加固计算分析.对预应力筋内力增量的取值给出了合理的建议,一般约为有效预张力的20﹪~40﹪.采用该文的设计计算方法对文献[42]中的模型梁进行了加固设计,并与文献中的结果进行了比较,比较结果表明该方法可行,且具有较高的准确性.最后,对预应力加固连续钢梁的受力性能、次弯矩影响进行了分析研究.5.以预应力加固钢梁的设计计算方法为基础,应用Visual Basic 6.0语言进行了软件设计,并对计算实例进行了验证.6.分析和研究了预应力加固钢桁架的优化布筋方案和设计计算方法,并通过一实例进行了加固分析计算.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1概述

1.2预应力加固钢结构的优点及分类

1.3预应力加固钢结构的应用

1.3.1板梁桥的加固

1.3.2桁架桥的加固

1.4预应力加固钢结构的研究现状

1.5本文主要的研究内容

第二章预应力加固钢结构的基本计算理论

2.1预应力加固钢结构的基本要求

2.2后张预应力体系及材料

2.3预应力损失

2.3.1摩擦损失

2.3.2锚固损失

2.3.3弹性压缩损失

2.3.4应力松弛损失

2.4张拉控制应力

2.5预应力加固钢结构的设计计算原则

2.6预应力加固钢结构的设计计算理论

2.7小结

第三章预应力加固轴心受力构件的计算

3.1轴心受拉构件加固设计

3.2轴心受压构件加固设计初探

3.3小结

第四章预应力加固钢梁的理论分析与设计计算

4.1引言

4.2预应力加固单跨简支梁的分析与设计

4.2.1预应力筋的布置方案

4.2.2受弯构件加固设计

4.2.3预应力加固钢梁设计计算步骤

4.2.4锚固区的局部应力分析和细节设计

4.2.5预应力加固钢梁设计实例

4.2.6预应力加固简支钢梁的软件设计

4.2.7与文献[42]的比较

4.3预应力加固连续钢梁的理论分析

4.3.1 概述

4.3.2理论分析

4.3.3结论

4.4小结

第五章预应力加固桁架的理论分析和设计计算

5.1引言

5.2预应力加固钢桁架的分析与设计

5.2.1预应力筋的布置方案

5.2.2分阶段加固

5.2.3预应力加固钢桁架的计算

5.2.4预应力加固钢桁架设计计算步骤

5.2.5构造及施工要求

5.3预应力加固钢屋架的计算算例

5.4小结

结论与研究展望

致谢

参考文献