论文总字数：38156字

摘 要

文中首先介绍了预应力混凝土连续箱梁发展现状以及其特点。

本论文的工程背景是尤溪县西滨镇连洋大桥，其主桥为三跨预应力连续箱梁桥，按公路Ⅱ级荷载设计，跨径布置为：60m 110m 60m=230m。主桥下缘拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1：16.18，主桥采用单箱单室变截面连续箱梁。

本文首先给出尤溪县西滨镇连洋大桥的总体布置以及本文计算分析中所采用参考的规范。然后对尤溪县西滨镇连洋大桥进行合理的简化，选择恰当的单元类型、边界条件，运用Midas Civil建立有限元模型。计算恒载、移动荷载、温度变化和支座沉降作用下结构的内力和位移，并进行荷载组合。针对该桥上部结构的成桥状态得到的对桥墩的偏心力，验算桥墩结构在各状态下的安全性，并对不满足承载能力的桥墩采用FRP格栅/ECC复合材料进行加固，以满足承载能力的要求。

关键词：预应力连续梁桥 有限元 内力计

Analysis of bearing capacity of concrete pier column reinforced by FRP grid /ECC composite.

Abstract

This paper introduces the current situation of the development and characteristics of the prestressed continuous beam bridge.

This project set object of study is the Lianyang bridge in West Town, Youxi County. Lianyang bridge in West Town, Youxi County is a three-span prestressed continuous box beam bridge whose span arrangement is 60m 110m 60m=230m. The vehicle load level of this bridge is level Ⅱ. The lower edge of the arch axis is two times parabola .The rise-span ratio of the arch is 1:16.18. The main bridge with single box single room box girder.

In this article, a FEA model of Lianyang bridge in West Town has been built using software MIDAS/Civil. Appropriate element type and boundary conditions are selected in this FEA model. Forces and displacements of the bridge are calculated under different load conditions such as dead load, moving load, temperature load, support settlements and the combination of them. In view of the bridge structure of the bridge into the bridge state of the eccentric force, check the safety of the structure of the bridge pier in each state and use FRP grid /ECC composite material to reinforce the pier which does not meet the carrying capacity in order to meet the requirements of carrying capacity.

Keywords: Prestressed continuous beam bridge, Finite Element Analysis, Cable force optimization

目录

摘要 I

Analysis of bearing capacity of concrete pier column reinforced by FRP grid /ECC composite. II

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1预应力连续梁桥的发展现状 1

1.2预应力连续箱梁的特点 2

1.2.1预应力连续梁桥特点 2

1.2.2箱形截面梁的特点 3

1.3本论文的主要工作 3

第二章 预应力连续箱梁桥的总体布置 5

2.1技术标准和设计资料 5

2.1.1设计标准和设计规范 5

2.1.2主要技术标准 5

2.1.3桥梁设计介绍 5

2.1.4主要材料及性能 6

2.2桥型总体布置 8

2.2.1跨径布置 8

2.2.2横断面布置 8

2.2.3结构形式 9

2.3 上部结构 9

2.3.1主桥 9

2.3.2引桥 9

2.4下部结构 10

2.5附属结构 10

2.5.1桥面铺装 10

2.5.2支座 10

2.5.3伸缩缝 10

2.5.4桥面排水 11

2.5.5防撞护栏及人行道 11

第三章 基于有限元的预应力混凝土连续箱梁桥分析原理 12

预应力混凝土连续箱梁桥 12

3.1结构离散及坐标系的建立 12

3.2单元刚度矩阵的形成 13

3.3整体刚度矩阵的形成 14

3.4荷载向量列阵的组成 17

3.5线性方程组的求解 19

3.6杆件内力及支座反力计算 20

第四章 尤溪县连洋大桥的有限元计算模型 21

4.1有限元分析的计算模型 21

4.2边界条件 21

4.2.1 弹性连接 21

4.2.2 一般支撑 22

4.3计算参数 23

4.3.1预应力混凝土主梁 23

4.3.2桥墩 25

4.4荷载 25

4.4.1恒载 25

4.4.2 预应力荷载 26

4.4.3活载 30

4.4.4 温度荷载 30

4.4.5 支座位移 31

4.5 电算结果分析 31

4.5.1 轴力分布图 31

4.5.2 剪力分布图 32

4.5.3 弯矩分布图 37

4.6 内力汇总表 42

第五章 持久状况极限状态验算 43

5.1 正常使用极限状态验算 43

5.1.1应力验算 43

5.1.2抗裂性验算 46

5.1.3变形验算 47

5.2承载能力极限状态验算 48

5.3支座承载力验算 49

5.4结论 49

第六章 桥墩承载能力验算 50

6.1 主墩构造图 51

6.1.1 总体布置图 51

6.1.2 主墩钢筋细部构造图 53

6.2主墩正截面承载力验算 55

6.2.1 验算方法 55

6.2.2验算内力 55

6.2.2验算内容 55

6.3本章小结 57

第七章 FRP格栅/ECC复合加固混凝土桥墩计算 58

7.1 FRP格栅/ECC复合材料加固研究背景及意义 58

7.2 桥墩加固方法 59

7.1.1增大截面加固法 59

7.1.2外包钢板加固法 60

7.1.3喷射混凝土加固法 60

7.1.4 外贴FRP材料加固法 60

7.1.5 FRP格栅/ECC复合材料加固法 63

7.3 模拟桥墩承载力不足进行加固 65

7.3.1模拟思路 65

7.3.2模拟内力 65

7.3.3截面设计与验算 65

7.3.4 FRP格栅/ECC复合材料加固计算 67

7.4结论 69

第八章 总结与反思 70

8.1 总结与收获 70

8.2不足与反思 71

致谢 73

参考文献（References） 74

第一章 绪论

1.1预应力连续梁桥的发展现状

在上世纪七十年代，首次将预应力混凝土连续梁桥应用于我国的城市桥梁工程，并在接下来的十余年间，发展非常之迅速，并成为我国预应力混凝土大跨径桥梁的主要桥型之一，被广泛建造于全国各地。预应力连续梁桥已掌握各种先进的施工方法，如预应力锚具悬臂浇筑法，代表桥型有兰州黄河大桥和汉江大桥等；如顶推法施工，代表桥型有柳州柳江大桥、包头黄河大桥；如大型浮吊拼装法施工的容奇大桥、沙日大桥等。该种桥型最大跨径已达到120 米，最大连续长度已达792米，即汉阳大桥为8跨1联，跨径布置为62.4 8x111 62.4m。

平衡悬臂浇筑法是目前我国大跨预应力连续梁主要采用的施工方法，梁体从墩上平衡向两边悬臂现浇伸出。为保持梁体在施工过程中的稳定，梁体临时锚固于墩上或在墩旁立临时支架增设支承点，然后现浇合拢段转换成最后的结构体系。该种方法想要控制施工过程中的变形和保证合拢段施工顺利进行，关键之处在于体系转换。可喜的是，我国已具备了许多成功的经验。此外，在进行了探入研究与分析之后，对预应力连续梁桥的设计理论与计算方面，电算程序的使用使得自动化程度大幅提升。自动计算程序可以应用于各种施工方法的连续梁桥。计算内容包含诸多方面，如不断转换体系过程中的内力大小与变形程度、预应力混凝土连续梁由于其超静定结构所产生的各次内力(混凝土收缩与徐变、温度变化、预加应力以及支座位移等)以及设计内力组合、配束、调配设计重新计算等。目前盆式橡胶支座是我国预应力混凝土连续梁的最常采用的支座类型，其原理是利用橡胶的不均匀变形实现转角，利用剪切变形实现位移。最大支承力为3.924MN，钢制矩形板结构多用于大型伸缩缝。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：38156字