预应力混凝土桥梁损伤评估及仿真加固分析研究

摘要

随着交通事业的飞速发展，铁路运输量的大幅度的提高，早期生产的双片式预应力混凝土T梁桥，由于设计标准，荷载种类不同等种种原因，加之预应力损失过大，并经过多年的运营，一部分桥梁不可避免地要暴露出各种结构损伤，并由此导致个别梁体的承载能力不足，横向刚度减小，耐久性降低，影响列车运行安全。因此，如何对既有铁路桥梁进行损伤评估及加固设计，保证线路的安全畅通已经引起相关部门的重视。 本文首先在总结分析桥梁结构损伤的原理、成因、损伤类型以及损伤诊断方法的基础上，将模糊数学的基本原理引入到桥梁的综合损伤评估中。通过模糊综合评估方法最终建立评判模型，仿照公路桥梁的损伤评估方法对澧河大桥的主梁进行损伤评估研究。其次是通过分析已有的检测数据及评估结果，对澧河大桥主梁采用MidasFEA有限元分析软件建立主梁的损伤有限元分析模型，并进行损伤分析，与静动载试验数据对比。 本文重点进行的是按照桥梁加固方案选择原则，初步选定加固方案，并建立澧河大桥加固的有限元分析模型，对横向加固方案进行方案比选，得出不同加固方法的最优加固方案。对提高强度方面采用粘贴钢板加固，并通过改变相关加固设计参数，得出最优的加固设计方案。最后是将横向加固与粘贴钢板加固同时引入到损伤的有限元分析模型，进行综合加固分析研究。 本文对受损梁体建立损伤有限元分析模型及仿真加固的相关分析可为实际工程提供一定的数据及参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 桥梁评估和加固的研究历史及现状

1.2.1 桥梁评估的研究历史及现状

1.2.2 桥梁加固的研究历史及现状

1.3 本文的主要研究内容

2 桥梁混凝土结构损伤分析

2.1 概述

2.2 损伤的常见分类

2.3 桥梁混凝土结构损伤成因

2.3.1 规划不当

2.3.2 设计不合理

2.3.3 施工不当

2.3.4 荷载作用

2.3.5 环境侵蚀

2.3.6 自然灾害

2.3.7 人为因素

2.4 既有钢筋混凝土桥梁损伤类型

2.4.1 混凝土裂缝

2.4.2 混凝土腐蚀

2.4.3 钢筋锈蚀

2.4.4 荷载累积损伤

2.4.5 其它损伤病害

2.5 桥梁混凝土结构损伤诊断

2.5.1 混凝土桥梁损伤检测技术

2.5.2 桥梁混凝土结构损伤诊断评估

2.6 本章小结

3 桥梁结构模糊综合损伤评估研究

3.1 概述

3.2 模糊数学的基本概念

3.3 模糊综合评估方法

3.3.1 建立因素集

3.3.2 建立评判集

3.3.3 建立评判模型

3.3.4 确定隶属度及权重

3.4 桥梁递阶层次模糊损伤评估方法

3.4.1 结构损伤度的概念

3.4.2 损伤度的理论基础

3.4.3 混凝土材料损伤模型

3.4.4 桥梁层次模糊损伤评估的实施步骤

3.5 工程实例

3.5.1 工程概况

3.5.2 外观检查情况

3.5.3 模糊损伤评估

3.6 本章小结

4 桥梁损伤有限元模型的建立

4.1 桥梁混凝土损伤的基本原理

4.1.1 混凝土损伤本构模型

4.1.2 几何损伤原理

4.1.3 疲劳损伤原理

4.1.4 徐变损伤原理

4.2 损伤的有限元分析

4.2.1 损伤结构本构方程表达式

4.2.2 损伤结构有限元分析方法

4.3 Midas FEA及仿真计算

4.3.1 FEA的操作流程

4.3.2 FEA仿真计算

4.4 澧河大桥主梁损伤有限元模型的建立

4.4.1 建立主梁有限元模型

4.4.2 内力及应力计算结果

4.4.3 确定横隔板连接刚度

4.4.4 建立主梁损伤有限元分析模型

4.4.5 计算分析结果对比

4.5 本章小结

5 桥梁仿真加固分析研究

5.1 桥梁仿真加固的基本原理

5.2 桥梁加固的常用方法

5.2.1 增大梁截面与配筋加固法

5.2.2 粘贴加固

5.2.3 体外预应力加固

5.2.4 改变结构体系加固

5.2.5 其他加固方法

5.3 澧河大桥主梁加固方案选择

5.3.1 加固方案选择原则

5.3.2 初步选择加固方案

5.4 澧河大桥加固仿真分析

5.4.1 横向加固方案比选

5.4.2 主梁强度加固仿真分析

5.4.3 主梁综合加固分析结果

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历