寒冷地区体外预加力碳纤维板加固在役预应力混凝土连续箱梁受力性能研究

摘要

本文以呼和浩特市鼓楼立交桥A1主线桥第16跨～第22跨预应力混凝土连续箱型梁桥为工程背景，针对预应力混凝土连续箱型梁桥存在的病害状况，并结合桥梁现场荷载试验评价桥梁基于现行规范的受力性能，在此基础上，对体外预加力碳纤维板加固预应力混凝土连续箱型梁桥损伤结构进行数值模拟分析，评价寒冷地区基于体外预加力碳纤维板加固设计的有效性，并对加固方案提出优化建议，为寒冷地区类似病害桥梁的处理提供技术依据。本论文在现场病害调查的基础上主要主要进行如下工作:
　　1、对依托工程进行详细的现场调查，掌握设计资料，并总结国内外体外预加力碳纤维板加固方法的研究现状。
　　2、结合鼓楼立交桥设计资料，通过对原桥进行基于现行规范的计算与验算，结果表明损伤前该桥满足现行规范的受力性能要求。
　　3、通过桥梁外观裂缝检测和桥梁无损检测总结该桥存在的主要病害，分析和讨论病害产生的具体原因;并对加固前预应力混凝土连续箱梁进行基于现行规范的现场静载试验，运用有限元软件Midas/FEA330模拟对比分析，评价鼓楼立交桥加固前损伤后主梁的受力性能，研究结果表明，该桥梁底纵向预应力不足。
　　4、在已知桥梁损伤状况的基础上，结合桥梁实际加固方案，对体外预加力碳纤维板加固后的桥梁受力状况进行数值模拟，通过计算分析桥梁的加固效果;在满足城-B级荷载等级的基础上，探讨其超载性能，并对原加固方案提出优化建议。结果表明，碳纤维板能显著改善旧桥受力性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 预应力碳纤维板加固技术国内外研究现状

1．2．1 国外预应力碳纤维板加固混凝土梁桥研究现状

1．2．2 国内预应力碳纤维板加固混凝土梁桥研究现状

1．3 主要研究内容及意义

1．3．1 研究目的及意义

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究方法和技术路线

第二章 加固前预应力混凝土连续箱梁基于现行规范受力性能分析

2．1 工程简介

2．2 模型的建立与分析

2．2．1 有限元模型的建立

2．2．2 持久状况承载能力极限状态计算与验算

2．2．3 持久状况正常使用极限状态计算与验算

2．3 本章小结

第三章 加固前预应力混凝土连续箱梁基于现行规范的静载试验受力性能分析

3．1 桥梁外观裂缝检测

3．2 桥梁无损检测

3．2．1 混凝土保护层厚度检测

3．2．2 混凝土碳化深度检测

3．2．3 混凝土强度无损检测

3．3 加固前桥梁静载试验受力性能分析

3．3．1 静载试验方案

3．3．2 理论分析模型

3．3．3 静载试验测试结果分析

3．4 本章小结

第四章 加固后预应力混凝土连续箱梁基于现行规范的受力性能分析

4．1 损伤有限元模型的建立

4．1．1 桥梁开裂后预应力损失的计算

4．1．2 计算结果分析

4．2 桥梁加固设计方案

4．2．1 桥梁存在的主要病害及其成因分析

4．2．2 桥梁加固设计方案

4．3 有限元模型的建立

4．3．1 有限元分析基本假定

4．3．2 材料参数及其本构关系

4．3．3 荷载及边界条件

4．4 预加力碳纤维板加固主梁数值仿真分析

4．4．1 正常使用极限状态下受力性能分析

4．4．2 加固效果评价

4．5 本章小结

第五章 加固后桥梁超载性能分析与方案优化建议

5．1 加固后鼓楼立交桥超载性能分析

5．1．1 正常使用极限状态下各跨跨中、支点应力分析

5．1．2 正常使用极限状态下各跨碳纤维板应力分析

5．2 桥梁加固方案优化建议

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文