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桥梁拆除阶段预应力束切割的结构安全风险研究
| 论文题名： | 桥梁拆除阶段预应力束切割的结构安全风险研究 |
| 关键词： | 桥梁拆除;预应力束切割;能量传递;崩弹风险 |
| 摘要： | 随着我国在役桥梁性能不断劣化，需要对桥梁进行上部结构置换等管养工作以保障桥梁安全运营。对在役桥梁拆除风险进行研究，可以保障施工安全，给同类型桥梁拆除施工奠定研究基础。考虑桥梁拆除切割预应力束过程中的安全风险，本文针对无粘结预应力束切割后崩弹速度、有粘结预应力束切割后冲击作用与重锚固效应、预应力束切割引起的结构体系转换及结构力学性能变化和预应力束崩弹控制措施等问题，采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行了研究，具体内容包括： （1）无粘结螺旋预应力束切割崩弹精细化模拟。以单股预应力束切割崩弹能量模型为基础，采用精细化数值模拟方法，对不同切割条件下的能量传递过程和切割崩弹风险进行研究。结果表明预应力束切割断裂产生瞬间地能量释放，崩弹速度最高达到24.9m/s，对施工人员和机具造成极大安全风险。 （2）有粘结预应力束切割回弹模拟。以预应力束冲击孔道灌浆分析理论为基础，采用光圆钢束对螺旋钢束有效简化，通过Cohesive-surface方法模拟孔道灌浆与钢束间粘结作用，对不同预应力大小与孔道灌浆强度下钢束切割回弹重锚固效应进行研究，提出预应力钢束切割断裂重锚固距离计算经验公式。结果表明受钢束断裂冲击作用影响，数值模拟重锚固距离计算结果与先张法预应力束传递长度研究中最保守的经验公式接近，本文数值模拟方法真实可信。 （3）结构体系中预应力束切割风险研究。应力重分布影响研究基于预应力束切割过程中应力演变分析，结合数值模拟方法，得到预应力束切割后不同位置待切割钢束应力重分布情况。同时考虑钢束切割断裂后冲击效应，提出钢束受应力重分布效应影响最小的切割顺序。钢束重锚固效应导致墩顶混凝土产生开裂风险，采用支持向量机代理模型与蒙特卡洛结合的方法对该风险进行研究。风险概率定量计算时考虑重锚固效应随机性，结果表明墩顶混凝土开裂风险概率较大，需在旧桥上部结构拆除前与新桥重建前，对墩顶混凝土施加补强措施以降低重锚固效应引起的结构安全风险。 （4）预应力束崩弹控制措施影响分析。防崩套箍与封锚混凝土分别能够限制预应力束断裂后沿张拉方向和垂直张拉方向地崩弹。通过数值模拟，对两种预应力束崩弹控制措施进行研究，结果表明防崩套箍作用效果显著，封锚混凝土对钢束崩弹影响有限，可以采取相应措施增大其限制作用。 |
| 作者： | 白亮 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 韩冰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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