剛架拱橋弦桿節(jié)點加固設計分析.pdf

1、本文以廣東省境內(nèi)某在役剛架拱橋為背景，采用數(shù)值分析方法，運用相關的有限元分析程序，建立平面桿系模型和空間實體模型，對結構加固前后的受力情況進行分析，評價其加固效果，并對上弦桿和主節(jié)點進行了初步的優(yōu)化分析。主要研究內(nèi)容和成果如下： 1)提出了綜合利用ANSYS和橋梁博士計算軟件對剛架拱橋主次節(jié)點加固前后受力情況進行數(shù)值分析的新方法。采用該方法的計算結果表明，碳纖維布(CFS)加固后次節(jié)點截面上下緣的抗彎承載力分別提高5.7﹪和15

2、.5﹪，抗剪承載力為加固前的2.38倍；主節(jié)點截面上下緣抗彎承載力分別提高5.3﹪和12.5﹪，抗剪承載力為加固前的2.7倍；上弦桿截面上下緣抗彎承載力分別提高7.6﹪和9.8﹪，抗剪承載力為加固前的2.26倍。 2)加固對降低構件應力水平的效果不明顯，其原因可認為是碳纖維材料在受拉區(qū)砼開裂后才發(fā)揮作用；粘貼0.334mm厚CFS加固后弦桿的抗彎分析結果表明，受拉區(qū)鋼筋屈服時，弦桿的撓度比加固前降低4.7﹪；若以受拉區(qū)鋼筋屈服荷

3、載作為極限承載力，則加固后上弦桿的極限承載力提高了9.6﹪。 3)若以弦桿受彎破壞的荷載作為破壞承載力，則加固后其破壞承載力提高了19﹪；把破壞承載力和極限承載力的差值定義為安全儲備值，則加固后其安全儲備值提高了90.2﹪；對于抗剪加固，加固后弦桿箍筋的應變值減小，斜裂縫的發(fā)展得到有效抑制；剪跨段內(nèi)的箍筋應變值比加固前減小42.8﹪，說明采用CFS加固能有效地增強弦桿的抗剪能力。 4)通過分別對0.167mm、0.334

4、mm、0.501mm、0.668mm、0.835mm和1.000mm等6種CFS厚度加固后上弦桿的剛度和承載力的對比分析可發(fā)現(xiàn)，上弦桿的剛度、極限承載力和破壞承載力隨CFS厚度的增加而增大，但增加幅度逐漸減小。同時，主節(jié)點的極限承載力和破壞承載力也隨CFS厚度的增加而增大，而且增加的幅度也逐漸減小。 5)通過改變CFS的加固厚度，對上弦桿和主節(jié)點進行優(yōu)化分析，得到了上弦桿主節(jié)點破壞荷載與CFS厚度的關系式。按照規(guī)程中規(guī)定的加固構