预应力钢-混组合梁桥的长期行为分析及修复加固研究

摘要

钢-混组合梁由于具备良好的结构性能和经济性而越来越多的被应用于桥梁工程建设领域。在钢-混组合梁桥施加预应力能够扩大组合结构弹性工作范围，减小使用荷载作用产生的变形，提高疲劳和断裂性能。本文以体外预应力钢-混组合梁桥为研究对象，从长期性能和修复加固两个角度出发，对体外预应力钢-混组合梁桥的界面滑移、长期变形、体外预应力筋应力增量以及常见病害和加固策略进行了分析研究。主要研究内容及成果如下：
　　1)针对现行规范中钢-混组合梁桥设计时对界面滑移考虑不足的问题，基于线性滑移和混凝土钢梁之间无掀起的假定，采用龄期调整有效弹性模量法考虑混凝土徐变，推导考虑桥面板混凝土长期性能的钢-混组合梁长期滑移计算公式。通过算例分析对比验证，证明所推导公式的正确性，且更具一般性和适用性。
　　2)基于整体和分离体的平衡方程，应变协调关系及钢和混凝土材料的本构关系，采用龄期调整有效弹性模量法考虑混凝土徐变，推导了考虑长期滑移效应的体外预应力组合梁长期挠度计算公式。算例分析表明考虑界面滑移效应会导致的组合梁长期变形计算结果增加，设计规范给出的长期挠度公式计算结果偏小。
　　3)基于力法和能量法，考虑转向块摩擦影响分别推导三种布筋形式的体外预应力组合梁预应力筋应力增量计算公式。选取算例进行分析计算，结果与规范拟合公式结果进行对比，证实了推导公式的正确性和规范试验拟合公式的适用性。
　　4)对现有在役钢-混组合桥梁的常见病害进行详细调查总结，对病害的成因进行了探讨分析，并从设计的角度提出减少组合梁病害发生的关键要点，最后总结了常见病害的加固策略，重点对施加横向预应力加固组合梁桥的剪力键横向抗剪验算方法做了探讨。

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摘要

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1 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 钢-混组合梁桥的概念和特点

1．2．1 钢-混组合梁桥的概念

1．2．2 钢-混组合梁桥的特点

1．2．3 钢-混组合梁桥的分类

1．3 钢-混组合粱桥研究现状

1．3．1 组合梁研究现状

1．3．2 预应力组合梁研究现状

1．3．3 粘结滑移研究现状

1．3．4 组合梁长期性能研究现状

1．4 本文的主要研究内容

参考文献

2 考虑混凝土收缩徐变的体外预应力组合粱滑移效应的理论分析

2．1 概述

2．2 钢梁混凝土滑移机理

2．2．1 粘结滑移机理

2．2．2 影响粘结滑移的主要因素

2．3 混凝土收缩徐变效应分析

2．3．1 混凝土收缩徐变机理

2．3．2 徐变计算理论

2．4 体外预应力组合梁一般粘结滑移效应的理论推导

2．4．1 基本假定

2．4．2 理论推导

2．5 考虑混凝土收缩徐变的体外预应力组合梁长期滑移计算

2．6 算例分析

2．6．1 工程背景及计算参数

2．6．2 结果及分析

2．6．3 影响因素分析

2．7 本章小结

参考文献

3 基于粘结滑移的体外预应力组合梁长期变形计算

3．1 概述

3．2 现有的组合梁变形计算方法

3．2．1 短期挠度计算方法

3．2．2 长期挠度计算方法

3．2．3 长期挠度计算公式对比

3．3 基于粘结滑移的体外预应力组合梁短期变形计算

3．3．1 基本假定

3．3．2 理论推导

3．4 基于粘结滑移的体外预应力组合梁长期变形计算方法

3．5 算例分析

3．5．1 工程背景及计算参数

3．5．2 结果及分析

3．5．3 影响参数分析

3．6 本章小结

参考文献

4 体外预应力组合梁桥预应力筋弹性应力增量计算

4．1 概述

4．2 规范试验拟合公式

4．3 体外预应力筋应力增量计算推导

4．3．1 基于力法的应力增量计算

4．3．2 基于能量法的应力增量计算

4．4 算例分析

4．4．1 算例1

4．4．2 算例2

4．5 本章小结

参考文献

5 钢-混组合粱桥的常见病害分析及加固对策研究

5．1 概述

5．2 常见病害及成因分析

5．2．1 钢梁病害

5．2．2 桥面板混凝土病害

5．2．3 连接件病害

5．3 从设计角度减少病害发生

5．3．1 钢梁加劲肋

5．3．2 降低桥面板拉应力

5．3．3 剪力连接件拉拔作用

5．4 主要加固对策

5．4．1 钢梁维修加固

5．4．2 剪力连接件的维修加固

5．4．3 桥面板混凝土维修加固

5．5 横向预应力加固的连接件剪力验算方法

5．5．1 温差效应和混凝土收缩引起的横梁横向剪力计算

5．5．2 竖向力引起的交接面横向剪力

5．5．3 组合梁横梁的横向抗剪计算

5．6 本章小结

参考文献

6 结论与展望

6．1 主要工作及结论

6．2 创新点

6．3 有待进一步研究的问题

作者简介及在校期间所取得的科研成果