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基于能量法的体外预应力筋应力增量计算方法研究

朱正伟  
【摘要】:桥梁投入运营后,由于病害、增载、提速等原因而损伤、老化使得对桥梁进行加固、维修来提高其承载力显得相当的必要和紧迫。体外预应力加固法由于众多的优点而成为桥梁上部结构加固的首选方法。而体外索在不同荷载形式及其大小、作用位置等因素影响下的应力增量就成为一个重要的研究课题。 本文研究的目的在于,通过对比分析的方法,研究能量法对不同布筋加固形式的体外预应力梁桥在活载作用下体外索应力增量的分析和推导。在此基础上,建立简支梁、连续梁在多荷载工况不同布筋形式下体外索应力增量的简便计算公式,并与相关理论的结果对比分析,以确保本文方法的可靠性。 本文主要的研究工作和结论有: 1、建立了基于能量法、考虑转向装置处静摩擦影响的简支梁用直线无转向布筋、单转向斜向布筋、双转向斜向布筋,在满跨均布荷载、任意位置单个集中荷载和三分点荷载作用下,以及连续梁用直线布筋、多转向折线布筋,在满跨均布荷载、单个集中荷载和每跨1 个集中荷载作用下,体外索应力增量计算公式。 2、利用力法推导了上述情况下考虑了转向装置摩擦影响的体外力筋应力增量。 3、应用数学软件Maple9.5 和Java 语言编制了基于能量法,上述情况下考虑了摩擦影响的体外力筋应力增量计算程序,该程序界面友好,使用方便,运行良好。 4、结合算例用本文的程序和力法进行对比计算,并通过误差分析、误差来源分析、相对误差的离散性分析验证了能量法用于体外预应力加固梁桥体外力筋应力增量分析和计算的可靠性,其计算精度能够满足工程设计的要求。 5、通过转向装置处摩擦的影响及其变化分析,提出了该影响是由转向装置自身的性质所决定的。通过对体外力筋有效偏心距变化对应力增量影响的二次效应分析,提出了简支梁忽略该二次效应的合理跨高比值为10,以及减小此二次效应的方法,并提出了体外预应力加固设计的建议。


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