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原文传递变截面连续梁桥体外预应力加固技术研究

论文题名：	变截面连续梁桥体外预应力加固技术研究
关键词：	变截面连续梁桥;体外预应力加固法;索形优化;施工监控
摘要：	改革开放以来，我国经济建设得到快速发展，交通运输事业一片繁荣，交通量日益剧增，有相当一部分建造时间较早的运营桥梁，在多种因素作用下，如收缩徐变、预应力损失及超载运营等，现在已经不能满足使用要求，桥梁开始显现出病害并有发展的趋势，严重影响桥梁的正常使用，所以对桥梁进行维修加固刻不容缓。体外预应力加固法相对其他加固法来说，对桥梁结构造成的损害较小，既可以减少或者避免出现裂缝，也可使其中一些裂缝得到闭合，改善桥梁的耐久性;另外，体外预应力加固法自重增加小，可以节省加固成本，施工过程也不影响交通，除了可以作为临时加固措施，也可作为永久的加固措施，提高桥梁结构的承载能力。　　国内外对体外预应力加固技术从理论到实验方面做了不少研究，但有关变截面连续梁桥的体外预应力加固技术的研究并不多。本文结合某大桥加固工程，分析和总结研究国内外试验资料和相关文献的基础上，采用方案对比、理论分析、有限元模拟等方法对变截面连续梁体外预应力加固技术进行研究，总结了体外预应力加固法的设计要点，分析了体外预应力加固法加固效果的影响因素，如体外索线形，转向装置及锚固装置的布置和构造等，并阐述了张拉施工过程监控的流程及监控成果，主要内容如下: 　　(1)总结了国内外变截面连续梁桥的现状及国内外研究情况，阐述了桥梁加固技术的重要性和必要性，介绍了桥梁加固的基本方法及变截面连续梁桥的体外预应力加固法的特点。　　(2)结合某大桥加固工程，针对中跨跨中横向裂缝病害，分析比较多种加固方法，采用体外预应力加固法对该大桥进行加固。通过对病害成因分析，得出病害出现的主要影响因素为纵向预应力损失及车辆超载导致的压应力不足，针对该影响因素，为增加中跨跨中底板压应力，对该大桥进行体外预应力加固设计，并阐述了该方法的设计要点，如现状桥梁承载力分析、增设的体外索面积估算、体外索线形的确定、锚固装置及转向装置的布置位置及结构形式等。　　(3)对体外索线形进行研究，通过有限元建模比较不同线形方案，并通过理论分析，得出体外预应力对变截面连续梁的等效作用，验证了布索方案的正确性，解决了变截面连续梁体外预应力加固设计的布索技术。介绍了结构优化的思想方法，并通过ANSYS的优化模块对该大桥体外索线形进行优化，以跨中弯矩为优化目标，优化方案使得跨中负弯矩得到较大增幅，解决了体外预应力加固设计的索形优化技术。　　(4)结合工程背景，对钢结构形式的转向装置及锚固装置进行研究，一方面通过有限元分析方法为转向桁架选形，利用迭代分析方法对不同截面的钢构件进行受力分析，选择了相对合理的双槽钢截面，并对桁架进行验算，解决了转向装置结构及截面的选型技术，有利于推广钢结构形式的转向装置。另一方面对锚固装置及与梁体混凝土连接处的局部应力进行分析研究，通过有限元建模分析方法，验证了锚固块的布置位置及连接的合理性和钢结构形式锚固装置的可行性。　　(5)针对变截面连续箱梁桥，介绍了体外预应力张拉施工过程的监控方法及内容，通过监控数据与有限元加固模型中的理论数据对比指导每一步施工，使得张拉施工顺利完成，并通过荷载试验验证了体外预应力加固设计的合理性及有限元加固模型对于加固过程中的局部或整体监控的可行性，有利于以后同类工程的推广使用。
作者：	周建涛
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	虞建成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文