基于拉-壓桿模式的體外預應力橋梁錨固塊設計方法研究.pdf

1、體外預應力橋梁的體外預應力筋只在錨固塊位置及轉向塊位置與結構相聯(lián)系。體外預應力錨固塊是一個將體外束張拉力安全、均勻地傳遞到整個結構的重要受力構件,其受力情況十分復雜且存在應力集中現(xiàn)象,目前國內還沒有相應的設計規(guī)范。本文從理論研究和有限元數(shù)值模擬兩個方面對混凝土錨固構造及力學性能進行研究,其主要研究工作和成果如下:
　　 (1)針對節(jié)段施工體外預應力混凝土橋梁國內外發(fā)展及錨固結構研究現(xiàn)狀進行了詳細闡述,指出了現(xiàn)階段研究存在的主要問

2、題,提出本文研究的主要內容。
　　 (2)簡要地介紹了體外預應力錨固結構的受力特點及典型構造形式,對比分析了局部承壓區(qū)設計規(guī)范,詳細介紹了空間拉壓桿模型的建模方法、合理性評價準則、設計計算流程,推導了拉桿與壓桿夾角公式,闡述了基于拉應力域法的錨固結構配筋設計方法。
　　 (3)空間拉壓桿模型判定準則——最小余能法是確定拉桿及壓桿作用位置的有效方法,是解決空間拉壓桿模型不確定性的合理手段。通過錨固塊邊錨及單錨的配筋設計發(fā)現(xiàn)

3、,拉桿與箱梁底板與腹板軸線垂直時拉壓桿模型最合理。
　　 (4)基于拓撲優(yōu)化技術的空間拉壓桿模型直觀明了,傳力機制清楚,文中根據(jù)優(yōu)化結果推導了底板中心錨、邊錨、帶倒角單錨與雙錨作用下錨固塊的配筋設計計算公式。錨固塊的影響厚度取值直接影響拉桿與壓桿作用力的大小,文中介紹了基于有限元分析結果、拉壓桿夾角公式、圣維南原理等方法,并給出了常用預應力荷載作用下的錨固塊影響厚度。
　　 (5)通過建立比較模型,分析比較了腹板配筋率、

4、混凝土抗壓強度與腹板鋼筋屈服強度比以及腹板鋼筋的應變對拉桿與壓桿最小夾角的影響,發(fā)現(xiàn)隨著腹板配筋率及鋼筋應變的增加、混凝土強度等級的降低,拉桿與壓桿最小夾角曲線均呈上升趨勢。
　　 (6)從錨固塊影響因素分析看,拉應力主要集中在錨下10cm內,壓應力主要集中在錨下20cm內,隨著尺寸的增加,各截面最大拉應力呈減小趨勢；隨著斜腹板傾斜角度增加,各截面最大拉壓應力值均出現(xiàn)變小趨勢,當傾斜角度為10°左右時,變化趨勢明顯,變小的幅度最