在役預(yù)應(yīng)力梁橋殘余承載力評估方法的研究

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1、AnalysisForResidualBearingCapacityAssessmentMethodOfIn．．ServicePrestressedConcreteGirderBridgesADissertationSubmiaedfortheDegreeofDoctorCandidate：WangLingboSupervisor：Prof．HeShuanhaiChang’anUniversity，Xi’an，China論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確

2、方式標(biāo)明。本論文中不包含任何未加明確注明的其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表的成果。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：主峻虧夜≯-J年6月砂日論文知識產(chǎn)權(quán)權(quán)屬聲明本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬學(xué)校。學(xué)校享有以任何方式發(fā)表、復(fù)制、公開閱覽、借閱以及申請專利等權(quán)利。本人離校后發(fā)表或使用學(xué)位論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時，署名單位仍然為長安大學(xué)。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)論文作者簽名：主瘩；皮?。暾荚挛諏?dǎo)師簽名：—鄉(xiāng)專／，礦＼／忖舌嘲、年6月2牛日摘要改革開放以來，我國的橋梁建設(shè)進(jìn)入了高速發(fā)展時期，尤其在中、小跨度范圍內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)已占絕對優(yōu)勢。預(yù)應(yīng)

3、力橋梁的組成材料在氣候、環(huán)境等自然因素的影響下會逐漸發(fā)生老化，而日益增加的汽車重載作用使橋梁構(gòu)件的力學(xué)性能不斷衰減，加之早期橋梁設(shè)計規(guī)范與現(xiàn)行荷載之間的差異，導(dǎo)致已建預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁出現(xiàn)承載能力下降、耐久性降低等問題，輕則影響結(jié)構(gòu)的正常使用，重則威脅橋梁安全。因此，對在役預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁檢測技術(shù)展開研究，全面把握預(yù)應(yīng)力橋梁在正常運(yùn)營階段的使用性能，可為預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營及維修、養(yǎng)護(hù)工作提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐參考。本文以西部交通建設(shè)科技項目“西部地區(qū)在役中小跨徑橋梁承載力快速檢評技術(shù)研究”(200731881232)中相關(guān)專題為依托，在總結(jié)已有橋梁檢測技術(shù)及計算方法的基礎(chǔ)上，針對在役中小跨徑預(yù)

4、應(yīng)力梁橋，根據(jù)小荷載作用下單點(diǎn)或多點(diǎn)的撓度測試結(jié)果，推算多梁橋中各縱梁整體或分段的實(shí)際抗彎剛度，構(gòu)建反映實(shí)際結(jié)構(gòu)剛度分布的橫縱向交叉剛度網(wǎng)，直觀判斷全橋受損區(qū)域及損傷程度概況，進(jìn)行全橋殘余承載能力計算及評定，全面推動預(yù)應(yīng)力梁橋承載能力檢測的數(shù)值化進(jìn)程。本文完成的主要研究工作及成果有：1．對分析橋梁結(jié)構(gòu)短期剛度常用的直線雙線性法、有效慣矩法、曲率積分法、(PPC建議》法、公路橋梁設(shè)計規(guī)范方法等進(jìn)行對比研究，采用中國規(guī)范的計算公式并反推橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎剛度；對計算有效預(yù)應(yīng)力時常用的基于靈敏度分析法、基于建模分析法、基于靜力分析法、基于動力分析法及檢測有效預(yù)應(yīng)力時常用的直接法、SSR_HT法、形狀記憶

5、合金技術(shù)、聲發(fā)射技術(shù)和靜力學(xué)原理檢測技術(shù)等進(jìn)行對比分析，建議采用預(yù)應(yīng)力鋼索張力測試儀檢測在役橋梁有效預(yù)應(yīng)力。2．提出預(yù)應(yīng)力梁橋的抗彎剛度受張拉力影響的觀點(diǎn)，通過對室內(nèi)模型試驗及ANSYS軟件仿真結(jié)果分析的探討，分析有效預(yù)應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力梁橋抗彎剛度間的數(shù)值關(guān)系，在中國規(guī)范短期撓度計算方法的基礎(chǔ)上提出預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)通用的剛度修正公式，并作為計算結(jié)構(gòu)實(shí)際抗彎剛度的依據(jù)。給出預(yù)應(yīng)力梁實(shí)際抗彎剛度與其截面形式、截面尺寸、計算跨徑及外荷載位置等因素的擬合方程，據(jù)此提出針對中小跨徑預(yù)應(yīng)力梁橋的剛度推算方法。3。從傳統(tǒng)荷載試驗中實(shí)測靜力性能參數(shù)的方式出發(fā)，以常用橫向分布系數(shù)計算方法為分析手段，提出不考慮校驗系數(shù)影響

6、的基于撓度值的剛度分解法和考慮校驗系數(shù)影響的基于撓度比值的剛度分解法。兩種方法修正后的縱梁剛度均符合在役橋梁實(shí)際剛度分布狀態(tài)，基于撓度值的剛度分解法更為簡單。4．以有限元整體剛度方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)適用于任意橋型、可根據(jù)橋梁所屬重要程度及實(shí)際缺損狀況隨意分段的縱向剛度分段求解方程，給出簡支梁縱向剛度分段求解方程組、簡化剛度分段求解公式及相應(yīng)系數(shù)列表。并以此作為求解預(yù)應(yīng)力梁橋剛度縱向分布、反映實(shí)際結(jié)構(gòu)縱向損傷分布狀況及損傷程度的依據(jù)。5．以我國橋梁規(guī)范中預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋承載能力計算方法為依據(jù)，增加受拉區(qū)未開裂混凝土對截面的剛度貢獻(xiàn)，引入名義預(yù)應(yīng)力束面積的概念綜合反映當(dāng)前結(jié)構(gòu)的平均工作性能，并結(jié)合結(jié)構(gòu)

7、實(shí)際剛度和實(shí)測有效預(yù)應(yīng)力值計算殘余承載能力。與現(xiàn)行承載能力計算方法相銜接，增加反映實(shí)際結(jié)構(gòu)有效預(yù)應(yīng)力和承載能力儲備度的消壓度和承載度的概念，建立適用于各類預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的殘余承載能力分級評價指標(biāo)體系。6．以C++Builder6．0及易語言環(huán)境為基礎(chǔ)，編制包含從荷載試驗設(shè)計到殘余承載能力計算全過程的在役中小跨徑預(yù)應(yīng)力梁橋承載能力評估系統(tǒng)，通過對13m跨徑預(yù)應(yīng)力空心板橋進(jìn)行分析，得到橋梁實(shí)際的橫、縱向交