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原文传递独柱墩加固用钢抱箍承载力研究

论文题名：	独柱墩加固用钢抱箍承载力研究
关键词：	独柱墩桥梁;抗倾覆加固;钢抱箍;承载能力
摘要：	近年来，国内发生了多起独柱墩桥梁的倾覆事故，造成了恶劣的社会影响和巨大的经济损失。增设钢抱箍是目前抗倾覆加固独柱墩的常见工程应用，钢抱箍仅在独柱墩墩顶，形式小巧美观，加固施工周期短，对桥下既有交通影响小。但钢抱箍所具承载力有限，其在服役过程中失稳问题突出，也是设计和施工关注的关键性因素。本文在已有研究的基础上，理论分析探究了钢抱箍承载力计算公式及其影响因素，通过11个试件试验研究了螺栓预紧力、钢抱箍高度和摩擦系数对钢抱箍承载力的影响以及钢抱箍的破坏模式，运用有限元法补充研究了其他因素（钢抱箍高度、圆抱箍厚度、独柱墩直径、温度作用）对钢抱箍承载力的影响。本文的主要研究内容和结论如下：　　（1）考虑外荷载引起的弯矩作用以及温差较大地区的温度作用对钢抱箍承载力的影响，进行理论分析，通过对比数值模拟结果得出：钢抱箍上端可布设较密的螺栓，下端则相反，更有利于钢抱箍和独柱墩的接触受力；温度作用十分影响钢抱箍的承载力，而温度变化小于50℃时，本文提出的理论计算公式具有一定可靠性。　　（2）通过分析试验现象，将试验与理论对比分析得到：钢抱箍与独柱墩之间因制造误差、受力变形、加劲板局部加强等原因接触不均匀，螺栓预紧力偏移引起的弯矩效应会使独柱墩的局部出现压溃和开裂，甚至钢抱箍受力变形造成钢抱箍与独柱墩局部发生分离，建议钢抱箍与独柱墩之间应增加5mm的橡胶垫板；钢抱箍加固独柱墩在服役过程中一旦出现失稳滑动破坏，其承载力则会下降约3.4%~13.6%，钢抱箍不适再继续承载，钢抱箍在加固柱墩在实际工程应用中难以避免弄湿独柱墩，钢抱箍承载力下降约18.3%，根据最高下降的百分比计算，建议钢抱箍承载力设计计算时外荷载安全系数由《路桥施工计算手册》1.2~2.0的值提高至1.5~2.5，且在完成独柱墩加固后，钢抱箍与独柱墩的相对滑移值应小于1mm。　　（3）根据理论分析、试验研究以及数值计算结果对比分析得到：在不超过螺栓及钢抱箍破坏强度和温度影响时，钢抱箍的极限承载力与螺栓预紧力、摩擦系数呈正相关，与圆抱箍的厚度、独柱墩的直径和钢抱箍高度无关；但在考虑温度影响时，最经济的钢抱箍尺寸、允许范围的最大的螺栓预紧力均能降低温度对钢抱箍承载力的影响程度；温度降低能提高钢抱箍的承载力，但会增加钢抱箍的内应力，设计时钢抱箍强度应保留一定富余，避免因温差作用使其超过设计容许强度。
作者：	邓继清
专业：	建筑与土木工程
导师：	古松;韩锋
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2021