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原文传递连山大桥体外预应力加固的探究

论文题名：	连山大桥体外预应力加固的探究
关键词：	钢筋混凝土空心板梁桥;体外预应力加固法;有限元仿真;静力荷载试验
摘要：	桥梁在人们日常生产、生活中具有不可或缺的作用，一旦桥梁出现问题，将给社会带来巨大的影响。我国在20世纪70、80年代修建的桥梁多为钢筋混凝土空心板桥，因其具有工厂化生产、预制方便、建筑高度较低、用材经济等优点而广泛采用于桥梁工程，由于当时的施工工艺比较落后，空心板间多用混凝土小企口缝进行铰接连接，经济发展相对不发达，对桥梁的荷载设计比较低，远远满足不了现在荷载逐渐加大的要求，所以这类桥梁常常出现沿空心板间企口缝的纵向裂缝等病害，导致板间失去横向联系或者是横向联系较差，出现单板受力，严重影响行车安全。如果都把这些桥梁拆除重建势必将带来巨大的人力、物力浪费和经济损失，因而，对这类病害桥梁进行加固研究具有重要的现实意义和工程借鉴价值。研究发现，对于钢筋混凝土空心板梁桥，只要找到病害的原因，并进行相应的处治，其大多数是可以继续运营的。实践证明，采用适当的加固技术对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是可行的。这样一方面能节省大量投资，收到良好的社会经济效益，特别是对贫困省份来说，尤为重要。另一方面可通过维修和改造旧桥，可以消除安全隐患，这是提高公路通行能力和服务水平的有效途径，亦是检验公路部门管理水平的重要标准。　　然而国内外对桥梁加固有各种方法，通过对比分析、查阅资料文献，发现针对上述钢筋混凝土空心板桥存在的顺桥方向的空心板间企口缝的纵向裂缝病害，提出了一种通过施加横向的体外预应力来进行治理的加固方法，这种方法很适合此类桥梁的加固施工。这种体外预应力加固法有很多优点，可以不受结构限制而能进行大股集中布束，提高了预应力效率；在施工过程中不需注浆，简化了工序，减少了工期；体外索为可更换索，较体内预应力经济；另外，该法还可以主动控制预张拉力，消除新加固部分的应力滞后；能在不影响结构使用的前提下处理桥梁病害，提高桥梁极限承载力，减少挠度和裂缝宽度，增加结构的安全性和使用性，改善耐久性。由于这些优点，体外预应力加固法被认为是一种施工方便、行之有效的加固处理方法，有着广阔的应用前景与研究价值，在国内外的桥梁加固中占居较为重要的地位。　　连山大桥是一座典型的钢筋混凝土空心板桥，也在运行过程中产生了顺桥方向的企口缝开裂，论文以此为主要研究对象，通过对其进行静力荷载试验和动力荷载试验及其对结果的分析，找出其存在的病害，并以大型有限元分析软件ANSYS为辅助工具对桥梁加固进行了可行性和合理性分析，通过对加固前后的桥梁进行模拟计算，并采用均匀设计软件进行数值试验，优化加固方案。　　主要工作如下：　　 ①对桥梁进行动静荷载实验，检验强度和刚度是否符合要求及规范。通过对桥梁的静力荷载试验结果的分析，检验控制断面的应力，应变和挠度值等主要试验指标能否符合有关标准、规范及规定的要求。通过对桥梁动力荷载实验测出的自振特性，检验桥梁结构的整体刚度。结果说明桥梁的确存在问题。　　 ②用ANSYS有限元软件对试验桥进行仿真模拟，通过和试验所得数据进行比较，两者基本吻合，说明ANSYS软件可以用来对其进行模拟，也就是模拟的可行性研究，同时进一步说明桥梁存在的实际问题。通过对其试验数据的分析得出该桥的强度和刚度不能满足设计荷载的要求，说明板桥出现的沿板桥纵向企口缝产生顺桥向通缝造成单板受力的病害，使主梁失去横向联系，应该马上进行加固维修。通过比较分析，采用横向体外预应力法对其进行加过提载是一种可选的方法。　　 ③用ANSYS软件对桥梁模拟加固仿真分析，发现这种加固方案是可行的而且也很合理。结合均匀设计，优化加固方案，确定加固方案中横向体外预应力的大小值和预应力钢筋的布置位置。　　经过施加横向预应力模拟仿真计算后，各板间的协同作用增强，由单板受力向多板协同受力转变；说明施加横向预应力能较大程度地改善钢筋混凝土空心板桥荷载的横向分布，减小单板受力现象的发生，增大板桥的横向刚度和板间联系，从而对桥梁进行了提载加固，加固取得了良好效果，为同类桥梁加固提供了可行性参考，并对于降低桥梁加固工程的造价起到了一定作用，具有加大的实际价值。
作者：	余代洪
专业：	建筑与土木工程
导师：	张宏胜;廖品槐
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文