利用钻孔法对在役桥梁进行有效预应力的估计

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1、武汉理工大学硕十学位论文应力释放法最早应用在测量结构中构件的残余应力。通过测量构件分割前后的位移和应变，再经换算成应力。在土木工程中，应力释放法广泛应用于金属材料特别是钢材方面。1996年，西安公路交通大学以应力释放法为主对广州海珠大桥进行了综合评定及加固，取得了较为显著的成效【引。由于混凝土材料本身的特性，如何准确测量出混凝土的工作应力一直是实际工程中很难解决的问题。虽然有很多学者在做这方面的研究，还是一个全新的研究领域，目前，研究最多的方法有环孔法、小孔法。而环孔法应用相对较多。1999年杨勇、王灿提出用“

2、应力释放法’’判断预应力的损失值，其具体做法是：a)先根据结构的内力分析，确定出控制截面作为测点布置的位置。b)在控制截面上选择若干测点，在测点处沿欲测应力方向贴应变片。C)用混凝土保护层取样机，将包含应变片的混凝土表层取出，以释放其内应力。’d)用应变仪测出混凝土取样前后的应变变化值，根据结构试验及结构理论计算获得混凝土弹性模量，从而计算出混凝土应力。混凝土应力由结构自重和预应力共同作用形成，根据平面假定可以求得预应力。2001年，台湾巨瀚科技公司采用环孔预应力损失量测法测试混凝土应变对中山高速公路上的圆山桥

3、进行有效预应力检测和安全评估【11l。以上均采用环孔法测试。本文拟采用应力释放法中的钻孔法尝试进行有效预应力的预估。采用应力释放法来评定预应力混凝土结构是近两年发展起来的新课题。已经引起了国内外桥梁工作者的关注，也是桥梁工作者思考的问题，将会得到更加广泛的重视。1．3研究的目的及内容1．3．1研究的目的在役预应力混凝土梁中有效预应力是反映结构状况最重要的指标之一。除非在桥梁建设时安装上测试仪，否则就不能直接估算现有的实际有效预应力。目前，在设计及施工时，仅仅是依靠理论公式估算各项预应力损失来计算永存预应力值。但

4、在实际工程建设和使用过程中，存在着许多无法确定的因素，如施工误差、施工错误、混凝土收缩徐变、预应力损失等，使得结构中的实际永存预应力与计算值有一定差距。因此，预应力混凝土结构中有效预应力的量测显得尤为必要。本文的目的就是利用通用有限元软件ANSYS，对采用钻孔法估算实际有效预应力进行研究与分析。拟建立预应力混凝土梁预应力变化与结构某些可测参数武汉理工大学硕士学位论文之间的回归关系，把测量有效预应力转化为测量这些可测参数，找出一种简便、实用、可靠的检测方法，对在役预应力混凝土结构的有效预应力做出比较准确的估算。1

5、．3．2研究的内容本论文采用通用有限元程序ANSYS对预应力混凝土梁孔边应力进行分析，找出预应力变化与可测参数之间的关系。论文主要研究了以下几方面的内容：1．绪论，探讨国内外预应力损失检测技术的发展和研究现状，以及应力释放法检测预应力损失的研究现状及发展。2．采用通用有限元程序ANSYS建立预应力混凝土简支梁的有限元模型，改变预应力大小、孔径、孔深、梁截面尺寸、预应力钢筋偏心距、混凝土弹性模量，分析其与孔边应力集中系数的关系。3．在有限元计算的基础上，回归出计算预应力混凝土梁有效预应力的近似计算公式。4．利用通

6、用有限元程序ANSYS建立预应力混凝土简支桥梁结构的有限元模性，分析横向联系对孔边应力集中系数的影响，将由梁分析得出的回归公式应用于结构中。5．最后总结本文的工作，对未来的发展进行展望。6武汉理工大学硕士学位论文第2章基本理论2．1应力释放法2．1．1概述应力释放法最早应用在测量钢结构中构件的残余应力。其基本原理是利用机械加工进行割断的方法使由约束产生的应力被释放。经测量分割前后的位移和应变，再经换算即可得到此处的残余应力。近几十年来，世界各国对应力释放法开展了大量的研究工作．步，尝试利用应力释放法进行其它方而

7、的研究，发展它的应用范围。在土木工程中，工作应力的测试方法也可以根据应力释放和恢复的原理来实现的，扁顶法最早用于测定岩石应力，上世纪80年代初如意大利的模型和结构试验所(ISMES)将该试验方法用于测定已建房屋中砖、砌体结构的工作应力，在国内，湖南大学在测试砌体结构的工作应力方面也进行过相关的研究。2．1．2环孑L法(刻槽法)环孔法，也可以叫刻槽法，(见图2．1．2)其工作原理是依据局部应力解除法的力学原理。为了测试结构构件中某一点的工作应力，将构件完全截断是没有必要的，实际上只需要在测试点周围开一定深度的槽，

8、解除测试点周围的约束使之产生弹性恢复变形，从而导致构件的应力重新分布，当槽深达到一定深度时，即可使测点处局部工作应力完全释放，通过对测点应变释放的量测，我就可以求出该点的工作应力。1．电阻应变片l2．混凝七测区；3．环形槽"--TO．7dJ‘图2．1．2环孔法测试混凝土工作应力·对于单向工作应力状态，只需在测点沿工作应力方向贴一片电阻应变计，然后在应变计周围开槽，当槽达到一定深度时，即