体外预应力加固连续刚构桥布束方法研究.doc

体外预应力加固连续刚构桥布束方法研究过去三十年,我国交通运输业伴随着国家经济实力的增强得到蓬勃发展,预应力混凝土连续刚构桥以其跨越能力强、适应变形能力强、结构刚度好、整体稳定性及行车舒适等优点得到普遍应用。但在长期服役过程中,材质退化和车辆荷载轴重的不断增加以及结构设计不够细致等问题,导致连续刚构桥出现了跨中不断下挠、箱梁腹板、底板裂缝发展等病害,使得桥梁的刚度、承载能力降低,动力性能不良,从而缩短了桥梁的使用寿命和行车舒适性。体外预应力加固是混凝土连续刚构桥的主要提升承载力的加固方法之一,是一种主动的加固方法,可有效地提高主梁抗弯承载能力、增加主梁压应力储备及改善跨中下挠继续发展。虽然体外预应力加固技术较成熟,但仍有很多问题需要进一步研究。因此,解决预应力钢束优化布置问题,以寻求合理的预应力钢束布置使重心线与这条压力线重合的吻合索,具有一定的理论价值和现实意义。本文主要工作如下:(1)总结了预应力混凝土连续刚构桥的国内外发展与研究现状,指出了由于次内力的存在,从而导致正常使用极限状态下的预应力钢束总效应折减较大。往往导致结构不合理,因此,应利用吻合索概念进行配束优化设计。(2)对次内力、吻合索、线性变换、等效荷载等作用原理进行探讨。利用力法,分别推导了等截面、变截面梁在不同预应力钢束形式下的次弯矩求解公式及方法,并比较了折线、抛物线形预应力钢束几何参数的调整对次弯矩的影响。以及利用利用力法,分别推导了等截面、变截面梁在不同预应力钢束形式下的次弯矩求解公式及方法,并比较了折线、抛物线形预应力钢束几何参数的调整对次弯矩的影响。以及利用弯矩图、力法和叠加法获得吻合索的三种方法。同时对直线型、折线形、抛物线形、变截面的等效荷载进行了推导。(3)以三跨等截面连续梁及变截面连续梁为例,由吻合索概念出发,分别推导边跨跨中破坏、中跨跨中破坏、支座处破坏、边跨及中跨跨中同时破坏时合理的体外预应力钢束的布置方式。研究了次内力的存在对极限状态的影响规律。(4)以红岭高架桥为依托背景工程,根据主要病害利用体外预应力技术提升结构承载力。结合次内力性质,吻合索的概念对其进行体外预应力加固设计和钢束优化布置。利用结构分析有限元软件MidasCivil对加固方案进行了模拟,通过对比加固前后桥梁的主要指标对实际加固效果进行了评价。结论为利用所提出的方案产生的次内力较小,更加经济、合理,从而验证了本文的理论正确性和实际工程价值,其研究成果可供同类桥梁加固提供有益的借鉴和参考。