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原文传递刚架拱桥弦杆节点加固设计分析

论文题名：	刚架拱桥弦杆节点加固设计分析
关键词：	刚架拱桥;弦杆节点;桥梁加固;碳纤维布;有限元分析;极限承载力
摘要：	本文以广东省境内某在役刚架拱桥为背景，采用数值分析方法，运用相关的有限元分析程序，建立平面杆系模型和空间实体模型，对结构加固前后的受力情况进行分析，评价其加固效果，并对上弦杆和主节点进行了初步的优化分析。主要研究内容和成果如下： 1)提出了综合利用ANSYS和桥梁博士计算软件对刚架拱桥主次节点加固前后受力情况进行数值分析的新方法。采用该方法的计算结果表明，碳纤维布(CFS)加固后次节点截面上下缘的抗弯承载力分别提高5.7﹪和15.5﹪，抗剪承载力为加固前的2.38倍；主节点截面上下缘抗弯承载力分别提高5.3﹪和12.5﹪，抗剪承载力为加固前的2.7倍；上弦杆截面上下缘抗弯承载力分别提高7.6﹪和9.8﹪，抗剪承载力为加固前的2.26倍。 2)加固对降低构件应力水平的效果不明显，其原因可认为是碳纤维材料在受拉区砼开裂后才发挥作用；粘贴0.334mm厚CFS加固后弦杆的抗弯分析结果表明，受拉区钢筋屈服时，弦杆的挠度比加固前降低4.7﹪；若以受拉区钢筋屈服荷载作为极限承载力，则加固后上弦杆的极限承载力提高了9.6﹪。 3)若以弦杆受弯破坏的荷载作为破坏承载力，则加固后其破坏承载力提高了19﹪；把破坏承载力和极限承载力的差值定义为安全储备值，则加固后其安全储备值提高了90.2﹪；对于抗剪加固，加固后弦杆箍筋的应变值减小，斜裂缝的发展得到有效抑制；剪跨段内的箍筋应变值比加固前减小42.8﹪，说明采用CFS加固能有效地增强弦杆的抗剪能力。 4)通过分别对0.167mm、0.334mm、0.501mm、0.668mm、0.835mm和1.000mm等6种CFS厚度加固后上弦杆的刚度和承载力的对比分析可发现，上弦杆的刚度、极限承载力和破坏承载力随CFS厚度的增加而增大，但增加幅度逐渐减小。同时，主节点的极限承载力和破坏承载力也随CFS厚度的增加而增大，而且增加的幅度也逐渐减小。 5)通过改变CFS的加固厚度，对上弦杆和主节点进行优化分析，得到了上弦杆主节点破坏荷载与CFS厚度的关系式。按照规程中规定的加固构件破坏承载力提高幅度为40﹪的限值，得到了上弦杆和主节点的CFS加固厚度的相应限值分别为0.81mm和0.82mm。这一结果对刚架拱桥的弦杆和节点的加固设计具有参考价值。
作者：	孙庆峰
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	黄培彦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华南理工大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文