板梁桥的损伤机理及加固技术研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vpnyoyo
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板梁结构是我国现役中小跨径桥梁的重要组成部分,这种桥型建设年代较早,因桥梁设计标准低、施工质量差、车辆超载、维管不足等原因,导致了板梁桥普遍出现了底板纵向开裂与铰缝损伤问题,结构整体性降低。本文以简支混凝土板梁桥为研究对象,主要研究内容及结论如下:(1)介绍板梁桥的发展历程与现状、列举现行的计算理论,阐述板梁桥损伤机理与加固技术的研究现状。(2)基于薄板弯曲理论,采用里茨变分法,推导了集中力作用下简支板梁的挠度解析解。以跨径10m的板梁受集中荷载为例,将参数代入解析解中计算板梁挠度,并与刚接板法、铰接板法的计算结果对比,验证了解析解的准确性。(3)对总宽度一定的板梁,假定由2~n片单板装配而成。布置车辆荷载,使用铰接板法计算铰缝的剪力,绘制了不同装配个数时铰缝的剪力包络图,给出了装配式板梁桥最优的装配个数。(4)建立ABAQUS实体单元模型,研究装配式板梁桥在运营过程中出现的铰缝损伤问题。分析荷载横向、纵向移动时铰缝应力的变化规律,得出了最不利加载位置及最不利加载时的应力控制点。对比有限元法与铰接板法计算的荷载横向分配系数的差别,通过刚度折减对铰缝损伤进行模拟,探讨铰缝损伤对结构整体性能的影响,结果表明:铰接板法与有限元法计算结果相近;当铰缝损伤程度达到60%及以上时,会使结构整体性能明显降低。(5)依据规范对实桥进行承载能力评定。首先,对新桥梁设计规范(JTGD 60-2015、JTG 3362-2018)与旧桥梁设计规范(JTJ 023-85、JTJ 021-89)进行对比,并分别按新、旧规范计算了实桥的承载能力,计算结果表明:按新、旧规范计算所得的结构抗力相近,但按新规范计算的作用效应组合值略大于旧规范计算的结果。然后,依据实桥的静载试验结果建立铰缝受损的有限元模型,与技术状况评价的结果对比,验证了模型的正确性并得出了铰缝的损伤程度与损伤位置。(6)基于ABAQUS建立的受损板梁模型,分别使用横向预应力加固法与粘贴钢横梁加固法加固,探讨了各种加固方法对结构整体性能的影响。
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