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桥梁体外预应力加固的数值模拟

刘慧敏  
【摘要】: 随着经济的发展,交通量大幅度增加,行车密度及车辆载重也越来越大,使得其中相当一部分原有设计标准较低的桥梁已经不能满足使用要求,桥梁的病害和缺陷开始显现和发展,严重影响了其正常使用,阻碍了交通运输业的发展。面对数量庞大的问题桥,不论从经济上还是从保障交通通畅上来讲,全部重建都是不可行的,因此,研究具有优越性能的桥梁加固技术颇具重要的现实意义。 体外预应力加固属于主动加固范畴,其突出的优点是其它被动加固方法不可与之相比的。国内外对该技术从试验和理论方面做了不少研究,但有关数值模拟却并不多见。本文首先采用理论分析的方法,对体外预应力加固混凝土梁的加固机理、加固设计做了详尽的分析和研究。然后应用ANSYS对体外预应力加固过程进行了模拟计算,并分析了布索方式、有效预应力、加固时间对加固效果的影响。 通过分析研究表明:采用体外预应力加固,加固后的结构抵抗变形能力显著增强,刚度提高明显。承载能力极限状态下,可以显著地提高梁的极限承载力。正常使用极限状态下,可以显著减小梁体挠度,从而改善其使用性能。设置有转向装置的加固方式,可以有效降低二次效应对承载力的影响,加固效果更好。随着张拉控制应力的增加,简支梁的加固效应也在逐步提升,但过大张拉力容易造成锚固端及体外筋的高应力状态,对结构反而不利。随着加固时间的推迟,加固后其开裂荷载及极限荷载在逐步减小,加固效应逐步降低。因此,为延长结构的使用寿命,应对结构进行定时检测,及时发现问题,对结构进行养护加固。


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