基于钢纤维自应力混凝土的桥梁体系转换加固的传力机理和设计理论

针对预应力混凝土在桥梁体系转换加固施工的困难和加固后依然存在结构耐久性问题，提出采用钢纤维自应力混凝土代替普通预应力混凝土将其应用到混凝土旧桥体系转换加固改造中。钢纤维自应力混凝土不仅能够避免普通机械预应力混凝土的施工困难，而且通过自身的膨胀变形来补偿混凝土收缩，同时在钢纤维与钢筋的限制作用下产生的预压应力可以提高结构的抗裂性，改善桥梁的耐久性。通过试验、理论和计算分析，以体系转换加固传力机理为核心开展适合实际工程应用的钢纤维自应力混凝土最优配合比设计原则；从多维限制条件角度研究钢纤维自应力混凝土膨胀变形和自应力发展规律，建立膨胀变形随时间、限制条件等参数发展的力学模型，进而确立钢纤维自应力混凝土的预应力计算理论，以及加固区域钢纤维自应力混凝土将旧桥的简支体系转换成整体的连续体系的传力机理；最终建立系统完整的简支变连续体系转换法的钢纤维自应力混凝土结构设计理论。

针对预应力混凝土在桥梁体系转换加固施工的困难和加固后依然存在结构耐久性问题，提出采用钢纤维自应力混凝土代替普通预应力混凝土将其应用到混凝土旧桥体系转换加固改造中。钢纤维自应力混凝土不仅能够避免普通机械预应力混凝土的施工困难，而且通过自身的膨胀变形来补偿混凝土收缩，同时在钢纤维与钢筋的限制作用下产生的预压应力可以提高结构的抗裂性，改善桥梁的耐久性。.本课题通过试验、理论和计算分析，以体系转换加固传力机理为核心重点开展了适合实际工程应用的钢纤维自应力混凝土的计算理论。研究内容包括自应力混凝土在钢筋和钢纤维限制作用下的膨胀变形随时间和限制程度发展规律，以膨胀变形为计算依据建立配筋钢纤维自应力混凝土在单向限制或多维限制的自应力混凝土的自应力计算理论；基于钢纤维自应力混凝土的桥梁体系转换加固的数值分析；简支变连续负弯矩区叠合T型梁正截面抗弯性能研究；简支变连续体系两跨连续叠合T型梁的抗弯性能研究。以上的研究结果表明，钢纤维自应力混凝土不仅能够满足桥梁抗裂性能的要求和承载力的设计要求，同时具有设计方法简单，施工方便等优点，是一种适合桥梁台体系转换加固的有效方法。