铰缝经SRC法加固的装配式板梁桥整体性能研究

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装配式空心板梁桥通过铰缝形成整体受力,是既有中小跨径桥梁的主要结构形式。但由于铰缝构造、施工与荷载的原因,铰缝容易产生损伤、破坏乃至形成单板受力,成为装配式空心板梁桥运营中病害的主要原因,严重影响桥梁安全和耐久性。目前主要加固方法为在梁底采取加固措施,虽然加固效果较好,但存在梁底施工的不便利因素。本文作者所在课题组提出了一种在桥梁顶面上加固的方法,即型钢-混凝土组合(SRC)加固方法,能提高装配式空心板梁桥的整体性能,工程应用也证明了这种方法施工便利,能有效降低措施成本。本文在总结前期研究基础上,开展了SRC加固后装配式空心板梁桥的整体性能研究,主要内容和成果如下:(1)系统阐述了SRC法的加固机理:SRC加固主要针对小铰缝装配式板梁提出,其原理在于通过型钢-混凝土形成的PBL剪力键将板梁连接成整体,起到铰缝刚接化加固作用;加固后铰缝能同时承受剪力和弯矩,破坏状态由原来脆性的界面破坏变成加固层内的弯剪破坏,达到了承载能力提高、板梁间协同受力性能提升的作用;且型钢能阻碍裂缝向SRC加固层延伸,提高加固后铰缝的抗疲劳能力。(2)SRC加固后板梁桥荷载横向分布规律研究。利用实体有限元分析方法研究了SRC加固后板梁桥荷载横向分布影响规律,并与铰接板梁法、刚接板梁法的计算结果进行对比,研究表明,SRC加固后荷载横向分布处于铰接板梁法和刚接板梁法之间,且更接近刚接板梁法。从偏安全考虑,提出以铰接板梁法作为加固后板桥的荷载横向分布系数计算方法。(3)型钢布置间距对加固后板梁桥整体性能的影响。研究表明,槽钢间距减小,加固后板梁桥横向分布更均匀,确定槽钢沿纵向采用支点附近60 cm、跨中附近30 cm变间距布置为最佳布置间距,并提出了以角钢替代槽钢的优化方案。(4)荷载加载位置和宽跨比对加固后板梁桥整体性能影响的研究。研究表明,随着荷载加载位置越靠近跨中截面,各片板梁的荷载横向分布就越趋于均匀;随着宽跨比的减小,各片板梁的荷载横向分配也更均匀,表明SRC加固后的上述荷载横向分配规律和一般的铰接、刚接板梁法一致。并且探究加固层混凝土上下缘横桥向正应力、型钢下缘正应力的分布规律,进一步佐证SRC加固机理。
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