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加固钢筋混凝土梁承载能力评估与数值模拟分析
| 论文题名： | 加固钢筋混凝土梁承载能力评估与数值模拟分析 |
| 关键词： | 加固钢筋混凝土梁;荷载试验;承载能力;数值模拟;定量分析 |
| 摘要： | 桥梁结构总是存在初始缺陷以及结构后期老化，在使用荷载及外界各种影响的长期作用下，结构上的这些初始缺陷加上结构的自然老化将使结构上的损伤不断发展，结构的功能不断退化，由此极有可能导致结构在一定的使用期后将成为危桥而面临损毁、垮塌的危险，因此应定期对结构上所出现的病害予以检测、维修和加固。在我国，目前对加固设计的精细化、特殊加固方法在设计计算理论和施工方法等方面的研究存在不足。有些桥梁加固设计机械地套用新建桥梁的设计方法，忽略了桥梁带载加固分阶段受力特点和结构损伤的影响；个别加固设计只作宏观定性分析，缺少科学的定量分析，设计带有很大的随意性。 本文依托一座位于埃塞俄比亚的旧桥加固前后进行的荷载试验项目，深入分析研究粘贴钢板加固前后钢筋混凝土梁在加载不断变化时梁体的受力机理，采用有限元分析软件分析埃塞俄比亚一座实际桥梁的加固机理，研究钢筋混凝土梁带裂缝工作有限元模拟方法，研究粘贴钢板加固钢筋混凝土梁在ANSYS分析中钢板和混凝土连接方法，介绍ANSYS中Solid65在模拟实际钢筋混凝土结构的方法。对该桥采用精细数值模拟试验，分析钢筋混凝土梁粘贴钢板加固对其正截面抗弯承载力，挠度，塑性变形能力以及开裂行为的影响。同时结合对该桥加固前后的荷载试验数据分析，通过对理论计算结果以及试验结果的比较，定量分析该桥的加固效果，并分析加固后桥梁的开裂的特征。 针对埃塞俄比亚加固项目研究发现，原桥在恒载作用下下挠较大的原因可以认定为主要为施工阶段下挠、主梁钢筋混凝土结构材料的收缩徐变和材料性能退化，以及其在役期间结构刚度下降、混凝土开裂引起钢筋锈蚀、裂缝不断开展刚度不断降低使得该桥损伤积累程度较高。通过加固前后定量的对比分析发现，粘贴钢板加固埃塞俄比亚项目中钢板在提高梁的刚度上做出了一定的贡献，粘贴钢板加固后该T梁的塑性变形能力得到了一定的提高，加固后压区混凝土和钢筋的应力变化不明显，拉区钢筋的应力值变化较大，梁体中和轴有一定的下移，说明钢板发挥了一定的受拉抗弯作用。同时也说明需要选用合理的钢板厚度，避免出现超筋破坏。埃塞俄比亚项目项目主梁在各工况下，在加固后混凝土内裂缝的开展区明显减小。从梁高方向和桥梁纵向裂纹开展的范围来看，粘贴钢板加固的措施能有效的控制裂缝的进一步开展，提高该桥的承载能力。本文针对特定加固项目的研究为该类型桥梁加固的设计、施工和检测做出了一定的贡献，并指出了该领域有待进一步研究的问题。 |
| 作者： | 马彪 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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