简支变连续自应力法加固旧桥的数值分析研究

摘要

上世纪六七十年代，我国建造了大量的装配式钢筋混凝土简支梁桥。在运营期间，这些桥梁中的很大一部分受到了不同程度的损伤，桥梁自身的缺陷和病害不断暴露，其承载能力也已不能满足现行车辆荷载的要求，亟待进行加固改造。加固旧桥的诸多方法中，多跨简支T形梁变连续梁的加固措施是旧桥加固改造、提高荷载等级的有效方法，在中、小跨径的简支梁桥加固中得到了广泛的应用。本文借助大型通用有限元分析软件ANSYS，对简支变连续体系加固旧桥前后结构模型上的作用效应进行了计算分析。具体内容如下： 1、利用ANSYS分析软件，对跨径为5×22.2m的五跨简支T形梁变连续梁进行了计算分析，提出了该桥型加固时要求的承载能力，验算了加固前、后结构的内力和挠度，并对加固前、后内力和挠度的变化进行了对比分析。 2、针对常规加固施工方法中，支座负弯矩区需配置大量钢筋，不利于施工的问题，尝试在该部位使用钢纤维自应力混凝土，通过钢纤维自应力混凝土的膨胀作用抑制混凝土收缩时支座产生的负弯矩，从而减少配筋。计算结果表明，此做法效果比较明显。 3、分别在简支梁模型上和连续梁模型上设置不同片数的横隔梁，计算汽车荷载作用下各片主梁的横向分布系数，利用荷载横向分布系数判定横隔梁片数对桥梁横向刚度的影响，从而确定连续体系模型设置横隔梁的合理片数。 4、分别建立两跨、三跨、四跨、五跨一联的连续体系模型，计算4种模型在各自荷载最不利组合的作用下，控制截面的弯矩设计值，对比分析不同模型控制截面弯矩的差异，提出合理的连续体系模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2装配式简支T梁桥常见病害及其原因分析

1.3桥梁结构加固技术简介

1.3.1桥梁上部结构加固技术

1.3.2桥梁下部结构加固技术

1.4简支变连续技术研究发展概况

1.4.1简支变连续结构体系在国外研究现状

1.4.2简支变连续结构体系在国内研究现状

1.5简支变连续结构体系加固技术研究现状

1.6问题的提出

1.7本文主要工作

2简支变连续结构体系加固过程分析

2.1工程背景

2.1.1桥梁概况

2.1.2桥梁现状

2.2加固方案

2.3施工要点

2.3.1施工工艺

2.3.2注意事项

3简支变连续体系加固旧桥的内力计算与分析

3.1引言

3.2有限元分析

3.2.1 ANSYS软件简介

3.2.2单元类型的选取与简介

3.2.3有限元法的分析过程

3.2.4使用SOLID45单元求解控制截面内力的思路

3.2.5使用BEAM3单元绘制连续梁内力影响线的思路

3.3加固前旧桥的内力和挠度验算

3.3.1概述

3.3.2结构构件抗弯承载能力验算

3.3.3结构构件抗剪承载能力验算

3.3.4正常使用极限状态下的变形验算

3.4加固后桥梁的内力和挠度验算

3.4.1概述

3.4.2承载能力极限状态下控制截面弯矩验算

3.4.3承载能力极限状态下控制截面剪力验算

3.4.4正常使用极限状态下的挠度验算

3.5加固前后桥梁的内力和挠度对比分析

3.6小结

4钢纤维自应力混凝土用于支座负弯矩区的数值分析研究

4.1引言

4.2研究内容及结果分析

4.2.1结构模型及材料属性简介

4.2.2研究方案

4.2.3计算结果

4.2.4结果分析

4.3小结

5简支变连续结构体系的合理模型

5.1引言

5.2横隔梁的合理片数

5.2.1横隔梁对简支T梁桥横向刚度的影响

5.2.2横隔梁对连续T梁桥横向刚度的影响

5.2连续体系模型的合理跨数

5.3小结

6结论及展望

6.1研究总结

6.2研究展望

参考文献

附录A ANSYS求解简支梁桥荷载横向分布系数的命令流

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢