體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土橋梁的靜動力性能研究.pdf

1、體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)作為后張預(yù)應(yīng)力體系的重要分支之一，近年來成為預(yù)應(yīng)力技術(shù)的熱點。體外預(yù)應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋布置在混凝土梁體以外的預(yù)應(yīng)力，與之相對的即為傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋布置在構(gòu)件截面內(nèi)的有粘結(jié)或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。目前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)正廣泛地應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)，同時對舊有混凝土橋梁等結(jié)構(gòu)的加固也是其應(yīng)用的重要方面。我國體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的研究工作開展相對較少，對體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能的研究還非常有限，工程實踐不多，缺乏相應(yīng)的設(shè)計、施工規(guī)范

2、和規(guī)程，不能充分體現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)越性。在體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在世界各國廣泛運用和不斷發(fā)展的今天，迫切需要在理論和實踐方面的積極探索，簡化出方便工程應(yīng)用的實用設(shè)計方法，從而推動體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展。 結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)就是極限承載力計算，而計算體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁的極限承載力就必須求得梁在破壞時的體外筋應(yīng)力增量。本文首先從梁極限狀態(tài)下的變形入手，將塑性鉸區(qū)看作純彎段，將塑性鉸以外的區(qū)域看作剛體，按照體外預(yù)應(yīng)力筋的形狀不同，分

3、工程中最常見的三種體外結(jié)構(gòu)形式，即無轉(zhuǎn)向塊的直線型體外筋混凝土梁、具有一個轉(zhuǎn)向塊的單折線型梁和具有兩個轉(zhuǎn)向塊的雙折線型梁，研究體外預(yù)應(yīng)力筋變形和梁體的變形間的關(guān)系，推導(dǎo)出以極限狀態(tài)下塑性鉸區(qū)之半對應(yīng)的轉(zhuǎn)角為參數(shù)的計算體外預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁以及連續(xù)梁的體外筋應(yīng)力增量計算公式，并進一步求得梁的極限承載力。將采用此方法的計算結(jié)果與按照《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的公式及其它文獻建議的方法進行了對比，表明本文推導(dǎo)的方法具有簡單適用且誤差

4、小的特點。 在公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)試驗資料，研究了體外筋的形狀、等彎矩區(qū)長度、梁跨高比、有效張拉預(yù)應(yīng)力、體內(nèi)受拉筋配筋率、混凝土強度、錨固點到梁上邊緣在垂直方向上的距離、體外預(yù)應(yīng)力筋水平段長度(雙折線型體外筋的情況)以及荷載類型等對體外預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁受力性能的影響。結(jié)果表明，等彎矩區(qū)長度對于直線型梁和單折線型梁極限狀態(tài)下的轉(zhuǎn)角、體外筋應(yīng)力增量及極限彎矩的影響較大，對于兩個轉(zhuǎn)向塊的雙折線型梁的應(yīng)力增量和極限彎矩影響很小。

5、錨固點到梁上邊緣距離對于單折線型梁的影響很小，對另外兩種型式的梁影響較大。對于梁的正截面承載力而言，等彎矩區(qū)長度、錨固點到梁上邊緣在垂直方向上的距離、混凝土強度的影響較大。對于體外預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力增量而言，除單折線型梁外，錨固點到梁上邊緣距離的影響最大，其它因素影響程度相對較小。 此外，文中探討了預(yù)應(yīng)力加固梁自振頻率的計算方法，分析了頻率影響因素，采用有限元方法進行了梁的頻率、振型研究，并與相關(guān)的試驗研究結(jié)果進行了比較探討。研究表