波纹钢加固钢筋混凝土盖板涵力学性能研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:upup2004
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波纹钢加固技术由于可以大幅提高涵洞的承载能力,施工时不中断交通,绿色环保且施工方便,在涵洞加固中具有非常广泛的应用前景。波纹钢加固桥涵理论研究近几年才展开,对钢波纹板加固盖板涵的力学性能研究较少,影响加盖板涵加固效果的参数分析不足,波纹钢板加固的数值模拟精度不高,加固涵洞的施工亦指导不足,尚未形成较全面系统的加固机理认识及加固设计方法和施工方法。鉴于此,本文围绕波纹钢管加固钢筋混凝土盖板涵的力学性能进行了实验室试验及有限元模拟仿真。首先,通过跨中单点加载试验分析了加固体系的加固效果、破坏形态、变形受力特性和破坏机理;其次使用有限元软件ANSYS建立了仿真模拟模型,并通过有限元数值模拟与现场试验结果进行对比分析,验证了有限元模型的准确性;然后在有限元模型的基础上分析了内填料强度、板厚、波纹钢尺寸、盖板配筋率等对加固体系力学性能的影响;最后本文总结了波纹钢加固的施工关键技术。本文主要得到以下结论:(1)加固后的盖板体系极限承载力提高了5.66倍,跨中位移减少了29.81%,采用波纹钢加固既有盖板涵能大大提升承载力;加固前后,涵洞体系的破坏模式由跨中受弯破坏转变为受剪破坏;波纹钢半圆拱内衬加固盖板极限破坏时,波纹钢半圆拱和两侧边墙变形较小;加固体系破坏前主要由简支板和填充混凝土的抗剪强度控制,破坏后由波纹钢拱的抗弯强度控制。(2)提出了采用最小应变势能相等的填充层混凝土的等效方法和截面抗弯刚度相等的边墙及底板混凝土等效方法。(3)波纹钢加固盖板涵的承载能力主要取决于内填料强度、波纹钢板厚、波形尺寸、既有盖板的厚度,而既有盖板的配筋率的影响较小,可以忽略。钢波纹板结构具有较好的力学性能,强度高、延性好,适用于复杂地基,用于旧涵加固时可直接利用旧涵基础,不需特别处理。采用钢波纹板进行旧涵洞加固能够减少投资,利于环保,经济性好,应用前景广阔。
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