某预制小箱梁桥的病害分析与加固研究

摘要

随着我国桥梁建设事业的蓬勃发展，桥梁的结构形式也更加丰富，其中预制小箱梁由于具有较大的截面抗扭强度、抗弯强度，并且兼有价格便宜、施工速度快的特点，因此在国内外得到了十分迅速的发展和广泛的应用。但由于设计上考虑不周、施工不当、超载车的影响再加上自身的老化和养护不够等原因，现有预制小箱梁桥已经大量存在病害。因此，针对预制小箱梁的病害分析和加固技术具有重要的工程价值和广泛的应用前景。但目前国内外对该问题的研究并不多。本文以大连某立交桥为工程背景，针对上述情况，主要进行了以下工作： (1)通过横向分布系数法和空间有限元法分析小箱梁桥主梁的纵向受力，其纵向内力小于结构的极限承载力，因而原结构的主梁纵向受力满足设计要求。由连续单向板法和空间有限元法对小箱梁桥面板进行受力分析，得出桥面板湿接缝处的设计承载力不满足要求，这是造成桥面板发生病害的原因之一。利用空间有限元模型对增加横隔板后的小箱梁进行分析，证明了增加跨中横隔板之后，减小了桥梁的整体横向变形和内力。另外，对桥面板局部横向受力进行了分析，也肯定了增加横隔板的必要性。 (2)通过对实桥预制小箱梁桥跨结构进行荷载试验可知，在试验荷载作用下，该桥主梁跨中梁底纵向应力和挠度实测值均大于理论计算值，说明该桥主梁结构已经开裂，实际刚度小于设计值。现浇板的受力测试结果表明，桥面板实际开裂破坏严重，桥面板受力状态与原设计要求差别很大。该桥的无障碍行车冲击系数与行车速度有关，速度增大，冲击系数呈增大趋势，其数值均小于设计值。因此实测的桥梁的冲击系数能满足规范的要求。 (3)通过对各加固方案的比较和分析，可以确定对原结构增加斜撑的方案是比较合理的。该方案不仅能起到增加原结构的横向联系提高结构的横向刚度的作用，而且具备以下两方面的优势：首先，相对于加横隔板来说加斜撑进一步减轻了桥梁的自重，对于桥梁的受力更加有利。其次，加斜撑后能减少主梁腹板的受力，对主梁腹板受力有利，从而增加整个结构的使用寿命。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1小箱梁桥的发展概述

1.1.1小箱梁在国内的研究与应用状况

1.1.2小箱梁在国外的研究与应用状况

1.2小箱梁的特点

1.3现有小箱梁存在的病害

1.4旧桥加固的意义

1.5论文的工程背景

1.5.1工程概况

1.5.2问题的提出

1.6论文的主要工作

2适于小箱梁桥梁加固的基本方法概述

2.1引言

2.2增强梁截面法

2.2.1增大梁截面加固法

2.2.2粘贴加固方法

2.3改变结构体系法

2.3.1变简支梁为连续梁

2.3.2加劲梁或叠合梁加固法

2.4增加辅助构件加固法

2.4.1增设纵梁加固法

2.4.2增设横隔梁(板)加固法

2.5施加体外预应力加固法

3对预制小箱梁桥进行受力分析并分析产生病害的原因

3.1小箱梁计算理论

3.1.1横向分布系数计算理论

3.1.2桥面板的计算理论

3.2小箱梁的有限元分析

3.2.1 引言

3.2.2有限元软件ANSYS的简介

3.2.3小箱梁有限元模型的建立

3.2.4有限元模型计算结果分析

3.3横隔板对小箱梁整体受力的影响

3.3.1跨中增设横隔板对小箱梁的受力的影响

3.3.2 L/4处增设横隔板对小箱梁的受力的影响

3.4横隔板对小箱梁桥面板局部受力的影响

3.4.1跨中增设横隔板对小箱梁桥面板受力的影响

3.4.2L/4处增设横隔板对小箱梁桥面板受力的影响

3.4.3 小结

3.5本章小结

4实桥的检测试验研究

4.1静载试验

4.1.1测试内容及测点布置

4.1.2试验荷载及其布置

4.1.3试验流程

4.1.4静载试验结果及分析

4.1.5静载试验结果的评定

4.2动载试验

4.2.1试验内容

4.2.2测点布置及试验流程

4.2.3试验结果及分析

4.3本章小结

5加固方案的提出与分析比选

5.1加固方案的提出

5.2横隔板对腹板影响的分析比较

5.3设置斜撑与设置横隔板方案的比较

5.3.1加斜撑对桥梁横向刚度的影响

5.3.2加斜撑对桥梁桥面板局部受力的影响

5.3.3加斜撑对主梁腹板局部受力的影响

5.3.4加斜撑方案细化

5.3.5本节小结

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2存在的问题

6.3展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢