【摘 要】
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在我国交通网络所修建的桥梁中混凝土桥梁占比非常大,盖梁作为重要组成部分,由于受到设计、施工及非正常使用等各种因素的影响,存在着开裂、漏筋等现象。从设计层面而言,当设计不合理时会由于配筋量偏少或过多,而导致盖梁病害的产生或材料的浪费。自从受力不符合平截面假定的应力扰动区的概念被提出后,大量国内外学者对该区域进行研究并取得了丰硕的成果,但主要研究对象为开口深梁、预应力齿块锚固区、牛腿等部位,而对盖梁的
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在我国交通网络所修建的桥梁中混凝土桥梁占比非常大,盖梁作为重要组成部分,由于受到设计、施工及非正常使用等各种因素的影响,存在着开裂、漏筋等现象。从设计层面而言,当设计不合理时会由于配筋量偏少或过多,而导致盖梁病害的产生或材料的浪费。自从受力不符合平截面假定的应力扰动区的概念被提出后,大量国内外学者对该区域进行研究并取得了丰硕的成果,但主要研究对象为开口深梁、预应力齿块锚固区、牛腿等部位,而对盖梁的研究较少。由国内外研究学者的研究结果可知,基于拉压杆模型分析得出的结论进行构件的配筋设计效果更优。故本文以拉压杆模型为研究方法,从设计层面出发采用ABAQUS有限元软件对过渡墩盖梁进行分析,完成拉压杆模型的构建,根据拉压杆模型进行盖梁的配筋优化设计和受力分析。本文的工作内容如下:1.通过对盖梁进行拓扑优化分析,得出当模型删除率大于60%时,模型形状基本不变,由删除率与应变能的关系取删除率为70%的模型形状为构建拉压杆模型的基本形状,使用fmincon函数以模型最小应变能为目标确定模型各节点位置,构建出盖梁整体竖向拉压杆模型。2.对比分析了盖梁仅在上部和上下部均布置预应力筋时的受力情况和变形情况,确定仅在上部位置布置预应力筋及长度L为锚固点截面高度h的范围为D区。根据有限元分析得到的应力迹线图,构建拉压杆模型基本形状,并对截面进行应力积分确定劈裂拉应力及锚下压应力的合力位置,并根据节点平衡完成预应力锚固端竖向和纵向拉压杆模型的构建。3.根据拉压杆模型对盖梁进行配筋设计和模型验算;将不同配筋方式的盖梁在各荷载工况作用下的混凝土应力、钢筋应力、盖梁变形情况及材料使用量进行对比。结果表明,使用拉压杆模型法对盖梁进行配筋时,其混凝土锚下拉压应力、钢筋Mises应力均比原设计小,尽管盖梁顶部混凝土拉应力、预应力筋Mises应力及两端下挠比原设计稍微大一些,但也远小于规范要求,且材料用量也有所减少。换言之,拉压杆模型对竖向荷载作用点至墩柱水平距离约1.2倍的过渡墩盖梁同样适用且按照该方法进行设计得到的效果良好,而原设计则相对保守。
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