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体外预应力混凝土结构关键部位的配筋研究一直是各国预应力混凝土领域研究的重点问题,各国的研究方法和结果目前仍存在较大差异。因此,研究体外预应力桥梁关键部位的配筋设计方法已成为当务之急。本文结合湖南省交通科技创新项目“体外预应力桥梁设计施工关键技术研究”,以湖南省醴潭高速公路第12标白马垄高架桥为工程背景,对体外预应力桥梁关键部位的配筋方法进行探讨和研究。主要研究工作如下:
(1)运用ANSYS有限元软件建立了三跨体外预应力连续T梁桥模型,先进行整体分析,然后采用子模型法建立了体外预应力桥梁关键部位(转向块和锚固块)的局部模型,得到了体外预应力桥梁关键部位的应力规律。子模型方法考虑了整体对局部的影响,得到的应力规律更符合实际情况。
(2)进行了体外预应力桥梁关键部位的局部应力分析,确定了体外预应力T梁桥的受扰区长度:转向块受扰区长度一般为一到两倍梁高,锚固块受扰区长度一般为一倍梁高。
(3)建立了转向块的二维拉压杆模型和锚固块的三维的拉压杆模型。根据提出的拉压杆模型得出了转向块和锚固块的配筋数量。
(4)本文总结了关键部位的配筋方法,采用这些方法对依托工程进行了配筋分析。将基于子模型法应力结果的拉压杆模型法与其他配筋方法(应力配筋法、空间网格模型法配筋、基于拓扑优化的拉压杆模型法配筋等)进行对比分析:基于子模型法应力结果的拉压杆模型方法考虑了整体的影响使结果更精确,且得到的配筋数量适中,该方法是体外预应力桥梁关键部位配筋较为合理的方法。
(5)针对利用应力结果配筋没有现成的程序可用,本文开发了基于ANSYS的参数化设计语言APDL、AutoCAD的lisp语言、并用APDL调用MATLAB的配筋程序;将二次开发的程序应用于深梁结构验证了其正确性后,运用于体外预应力桥梁转向块结构的配筋。