體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋設(shè)計(jì)理論與方法研究.pdf

1、體外預(yù)應(yīng)力橋梁具有高耐久性、易維護(hù)性、可換性、施工速度快等突出優(yōu)勢(shì)。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅在新建橋梁中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,并作為一種積極主動(dòng)的加固方法,在橋梁加固中具有廣闊的前景。本文對(duì)體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的結(jié)構(gòu)理論和方法中的一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了探討： (1)利用能量法推導(dǎo)了彈性階段體外力筋應(yīng)力增量的計(jì)算公式。以體外預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁為研究對(duì)象,針對(duì)結(jié)構(gòu)的正常使用階段,利用能量法推導(dǎo)了典型布筋形式與荷載形式下體外預(yù)應(yīng)筋應(yīng)力增量的解析計(jì)算

2、公式。通過(guò)對(duì)解析式的合理簡(jiǎn)化,給出了實(shí)用簡(jiǎn)化計(jì)算公式,并對(duì)影響應(yīng)力增量的關(guān)鍵因素進(jìn)行了參數(shù)分析。此外,還應(yīng)用能量法推導(dǎo)了體外預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的力筋應(yīng)力增量公式。并通過(guò)與已有試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了本文所推導(dǎo)的解析公式和簡(jiǎn)化公式的適用性。 (2)基于力筋應(yīng)變?cè)隽颗c結(jié)構(gòu)撓度的關(guān)系推導(dǎo)了體外力筋極限應(yīng)力增量的計(jì)算公式。從結(jié)構(gòu)變形前后的幾何關(guān)系出發(fā),推導(dǎo)了彈性階段體外預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的計(jì)算公式,并以此建立力筋應(yīng)力增量與梁體跨中撓度的關(guān)系,進(jìn)一

3、步延伸到承載力極限狀態(tài)力筋應(yīng)力增量的計(jì)算,使體內(nèi)、體外無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在兩種極限狀態(tài)下應(yīng)力增量的計(jì)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(yīng)的影響。在以上推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,建立了極限狀態(tài)下應(yīng)力增量計(jì)算的實(shí)用方法；對(duì)美國(guó)學(xué)者Naaman所提出的粘結(jié)折減系數(shù)法進(jìn)行改進(jìn),從理論上推導(dǎo)了極限狀態(tài)下的粘結(jié)折減系數(shù)：并從減小二次效應(yīng)的角度,對(duì)轉(zhuǎn)向塊的布置位置進(jìn)行了優(yōu)化。最后。應(yīng)用本文方法與國(guó)內(nèi)外3批試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合

4、良好。 (3)通過(guò)剪力傳遞途徑分析和結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化分析表明,桁架-拱模型可以很好地解釋體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁的受剪機(jī)理。并基于桁架-拱模型,建立了可用于設(shè)計(jì)的體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗剪承載力計(jì)算公式,并可預(yù)測(cè)剪切破壞的形態(tài)。 (4)基于摩爾-庫(kù)侖基本理論,推導(dǎo)了適合于混凝土的雙軸強(qiáng)度準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上給出新的腹板開裂準(zhǔn)則,考慮了主壓應(yīng)力對(duì)混凝土抗拉強(qiáng)度的影響,并在實(shí)橋的斜裂縫事故分析中得到了驗(yàn)證。在現(xiàn)行公路橋規(guī)的基礎(chǔ)上,給出了斜截面