简支箱梁桥开裂成因分析与粘贴CFRP加固效果试验研究

• 作 者: 石鹏
• 出 处: 重庆交通大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 简支箱梁 裂缝 荷载试验 加固 碳纤维复合材料

近年来,我国经济进入快速发展期,桥梁工程的基础建设也随之不断向前发展。其中,简支梁结构受力单纯,不受支座变位等影响,可适用于较多地质情况,易装配化施工,方便制造与安装,是采用最广泛的梁式桥。尽管简支箱梁应用多年,结构成熟,但仍不可避免的存在一些病害,这其中混凝土裂缝尤其突出。裂缝与桥梁自身的完整性、刚度、强度紧密相关,若控制不当,会对桥梁结构造成不利的影响,甚至有可能引起重大安全事故。为了更好的对裂缝进行防治,分析简支箱梁桥开裂原因就尤为重要,不仅能为简支箱梁的设计、施工、加固补强提供理论依据,更能最大程度避免不必要裂缝的产生,具有十分重大的实际意义。本文以张家坝中桥为工程依托,分析了简支梁桥开裂的原因,对整个结构进行了有限元计算分析和加固前后的荷载试验,通过加固前后的荷载试验的检测结果和力学效应对比,进行了科学的分析研究。具体内容和结论如下:(1)分析了简支梁桥开裂的原因,包括荷载引起的裂缝、温度变化引起的裂缝和混凝土强度不够等;并确定加固方法。(2)采用有限元软件对张家坝中桥进行结构计算分析;开展了加固前、加固后的荷载试验,结果显示,各挠度和应力测点值均有不同程度的降低,表明碳纤维结构和原有箱梁已协同工作,共同参与箱梁受力。(3)开展了加固前后两次荷载试验挠度、钢筋测点应力值的数据对比分析。其中,左幅桥对称加载工况加固后测点挠度值平均减小幅度为4.99%,偏人行道加载和偏护栏加载工况加固后测点挠度值平均减小幅度分别为3.44%和5.47%。左幅桥对称加载工况加固后钢筋测点应力值平均减小幅度为3.5%,偏人行道加载和偏护栏加载工况加固后钢筋测点应力值平均减小幅度分别为3.96%和4.31%;右幅桥对称加载工况加固后测点挠度值平均减小幅度为4.95%,偏人行道加载和偏护栏加载工况加固后测点挠度值平均减小幅度分别为2.81%和3.93%。右幅桥对称加载工况加固后钢筋测点应力值平均减小幅度为9.01%,偏人行道加载和偏护栏加载工况加固后钢筋测点应力值平均减小幅度分别为7.55%和7.14%。综上,本文以张家坝中桥为工程依托,针对其建成后的梁底裂缝,分析得到了简支梁产生裂缝的复杂原因,并提出采用进行碳纤维加固;通过加固前后的荷载试验表明,应力和挠度测试满足了相关规范要求,张家坝中桥承载能力达到了设计要求。