钢筋混凝土连续梁桥牛腿开裂及加固模型试验研究

摘要

随着交通事业的迅速发展，桥梁的大量修建，很多桥梁采用了箱型梁，考虑到美观及节约桥下净空、缩短桥梁总长等因素的影响，在其结构设计中，常在与桥墩帽梁支承处采用牛腿结构进行连续和过渡。牛腿作为梁式桥的梁部搭接结构，因设有传力支座，牛腿处截面高度较正常截面小的多，截面在该处突变，又要传递竖直和水平反力，力在此处集中通过牛腿传力支座并扩散至桥梁其它部位，故受力非常复杂，是上部结构中的薄弱环节。 由于重载车辆的增加和设计理论不完善等原因，目前部分桥梁出现了不同程度的病害，特别是多数牛腿开裂现象较为严重，为保障桥梁的安全运营，有必要对其原因进行深入研究，特别是裂缝的成因、受力机理及结构行为，并模拟开裂后的牛腿进行加固，通过对加固效果的讨论研究，寻求安全、有效、合理的加固方法。 本文针对连续梁牛腿进行开裂及加固研究，以某钢筋混凝土连续梁桥为依托工程，结合其原始资料和空间有限元模拟分析，进行了比例为1:2的缩尺模型试验，了解牛腿位置各截面的应力变化情况。通过模型试验模拟实桥牛腿开裂情况，分析其牛腿开裂的主要原因，并结合实际工程情况，采用预应力加固、贴钢加固、粘贴碳纤维加固等方法对开裂牛腿进行加固处理，比较各加固方案的可行性及有效性，寻求合理、有效的加固方法。 希望本文的试验研究成果能够为今后类似桥梁的牛腿加固提供有益的参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3混凝土构件的裂缝

1.3.1混凝土构件裂缝的产生及分类

1.3.2混凝土裂缝的危害

1.4桥梁常用加固方法与技术

1.4.1桥梁加固的一般程序

1.4.2桥梁常用加固方法与技术

1.4.3桥梁加固方法选用原则

1.5本文主要研究内容

第2章牛腿型式及加固方法

2.1牛腿型式

2.2牛腿特点

2.2.1非腹板部位牛腿特点

2.2.2腹板部位牛腿特点

2.3牛腿常用加固方法与技术

2.2.1预应力加固法

2.2.2粘贴钢板加固方法

2.2.3粘贴碳纤维布加固法

2.2.4增大牛腿截面加固法

第3章模型设计及试验方案

3.1工程概述及牛腿病害

3.2模型设计

3.2.1试验模型的构造设计

3.2.2模型应力测试方法及测点布置

3.3加载方案设计

3.3.1加载荷载的确定

3.3.2等效力的计算

3.4加固方案设计

3.4.1预应力筋加固

3.4.2粘贴碳纤维方法加固

3.4.3粘贴钢板方法加固

3.4.4粘贴钢板法、粘贴碳纤维法与预应力筋法共同加固

3.5试验方案

第4章空间有限元仿真计算分析

4.1有限元分析选取的单元简介

4.2有限元模型的选择

4.3试验模型的空间有限元建模

4.4主桥牛腿有限元分析计算结果

4.4.1截面0-0(包括牛腿交接面)的应力云图

4.4.2截面4-4的应力云图

4.4.3截面6-6(锚下截面)的应力云图

4.5匝道桥牛腿有限元分析计算结果

4.5.1截面0-0(包括牛腿交接面)的应力云图

4.5.2截面4-4的应力云图

4.5.3截面6-6(锚下截面)的应力云图

第5章模型试验结果与分析

5.1试验模型混凝土测点试验结果分析

5.1.1主桥试验模型混凝土测点试验结果分析

5.1.2匝道试验模型混凝土测点试验结果分析

5.2钢筋测点的试验结果分析

5.2.1主桥钢筋测点试验结果分析

5.2.2匝道钢筋测点试验结果分析

5.3小结

第6章试验结果与理论结果对比分析

6.1主桥牛腿模型混凝土测点试验及理论结果对比分析

6.1.1截面6-6(锚下截面)试验结果及理论结果分析对比

6.1.2牛腿模型交接面试验结果及理论结果分析对比

6.2匝道牛腿模型混凝土测点试验及理论结果对比分析

6.2.1截面6-6(锚下截面)试验结果及理论结果分析对比

6.2.2牛腿模型交接面试验结果及理论结果分析对比

6.3小结

结论

7.1模型开裂试验的结论

7.2模型加固试验的结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文