體外預應力混凝土梁橋設計理論與方法研究.pdf

1、體外預應力橋梁具有高耐久性、易維護性、可換性、施工速度快等突出優(yōu)勢。體外預應力技術不僅在新建橋梁中得到了越來越廣泛的應用,并作為一種積極主動的加固方法,在橋梁加固中具有廣闊的前景。本文對體外預應力混凝土梁橋的結(jié)構理論和方法中的一些關鍵問題進行了探討： (1)利用能量法推導了彈性階段體外力筋應力增量的計算公式。以體外預應力簡支梁為研究對象,針對結(jié)構的正常使用階段,利用能量法推導了典型布筋形式與荷載形式下體外預應筋應力增量的解析計算

2、公式。通過對解析式的合理簡化,給出了實用簡化計算公式,并對影響應力增量的關鍵因素進行了參數(shù)分析。此外,還應用能量法推導了體外預應力連續(xù)梁的力筋應力增量公式。并通過與已有試驗結(jié)果的對比,驗證了本文所推導的解析公式和簡化公式的適用性。 (2)基于力筋應變增量與結(jié)構撓度的關系推導了體外力筋極限應力增量的計算公式。從結(jié)構變形前后的幾何關系出發(fā),推導了彈性階段體外預應力筋應力增量的計算公式,并以此建立力筋應力增量與梁體跨中撓度的關系,進一

3、步延伸到承載力極限狀態(tài)力筋應力增量的計算,使體內(nèi)、體外無粘結(jié)預應力筋在兩種極限狀態(tài)下應力增量的計算得到了統(tǒng)一。公式能夠考慮組合荷載作用的情況,并能反映二次效應的影響。在以上推導的基礎上,建立了極限狀態(tài)下應力增量計算的實用方法；對美國學者Naaman所提出的粘結(jié)折減系數(shù)法進行改進,從理論上推導了極限狀態(tài)下的粘結(jié)折減系數(shù)：并從減小二次效應的角度,對轉(zhuǎn)向塊的布置位置進行了優(yōu)化。最后。應用本文方法與國內(nèi)外3批試驗進行對比,計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合

4、良好。 (3)通過剪力傳遞途徑分析和結(jié)構拓撲優(yōu)化分析表明,桁架-拱模型可以很好地解釋體外預應力混凝土梁的受剪機理。并基于桁架-拱模型,建立了可用于設計的體外預應力混凝土梁抗剪承載力計算公式,并可預測剪切破壞的形態(tài)。 (4)基于摩爾-庫侖基本理論,推導了適合于混凝土的雙軸強度準則。在此基礎上給出新的腹板開裂準則,考慮了主壓應力對混凝土抗拉強度的影響,并在實橋的斜裂縫事故分析中得到了驗證。在現(xiàn)行公路橋規(guī)的基礎上,給出了斜截面