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既有空心板梁桥横向预应力加固技术研究
| 论文题名： | 既有空心板梁桥横向预应力加固技术研究 |
| 关键词： | 空心板梁桥;铰缝病害;横向预应力;有限元方法;加固设计 |
| 摘要： | 预制空心板梁桥以其构造简单、建筑高度低、施工方便等优点在中小型跨径桥梁中占有很大比重，然而此类桥型在运营过程中却普遍出现铰缝病害，在四十多年的实践过程中，空心板梁桥构造不断得到改进，但仍没有彻底克服病害问题，究其原因，构造上的改进并没有改善铰缝的受力方式并从根源上克服病害。而目前针对铰缝病害的加固措施大多是被动加固，不能主动改善铰缝受力，横向预应力加固作为一种主动加固方式可以针对铰缝的受力特点有效减小铰缝内主拉应力大小，从而使铰缝不再开裂，但是横向预应力加固方法应用并不成熟，也没有实用设计方法，因此本文对空心板梁桥横向预应力加固技术进行了详细研究。 首先利用有限元方法和我国现行设计方法采用的铰接板法进行了横向分布结果对比，并通过有限元方法对铰缝在荷载作用下的应力分布规律进行了详细讨论，从受力角度找到了铰缝病害的原因，分析了现行设计方法的不足，并通过开裂计算验证了此结论。 根据铰缝应力分析结果，铰缝内横向拉应力是引起铰缝开裂的主要应力分量之一，通过施加横向预应力能够有效控制横向正应力。利用有限元软件ANSYS建立了铰缝损伤模型，对其施加横向预应力验证了横向预应力加固方法针对铰缝开裂的空心板梁桥具有良好的加固效果，并对各影响因素进行了分析，包括横向预应力大小、荷载位置、横向预应力束面积与间距、横向预应力有无粘结、裂缝接触面摩擦、铺装层厚度等因素，得出了定性结论。同时对比了铰缝完好的结构施加横向预应力前后的应力分布，发现横向预应力能够有效改善铰缝在荷载作用下的应力，能够有效控制铰缝开裂。 根据横向预应力加固的定性效果和各因素的定性影响，针对铰缝内横向应力和横向预应力产生的预压应力分布规律提出了横向预应力布置方式、材料选择和施工流程，由空心板梁横向受力特点提出了弹性支承连续梁的横向简化模型，并通过梁格法实现，和足够精确的实体单元计算结果进行对比证明了梁格法的准确性和适用性，提出横向预应力大小实用计算方法，至此形成了横向预应力加固的完整设计方法。最后对我国高速公路普遍桥宽的空心板梁桥进行了实桥加固设计，证明了横向预应力加固方法的有效性和实用计算方法的正确性。 |
| 作者： | 宋宇锋 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王宗林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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