增设抗倾覆钢托梁加固独柱式混凝土桥墩有限元模拟分析

为了研究增设抗倾覆钢托梁体系加固独柱式混凝土桥墩的承载能力和受力机理,结合实际工程,通过有限元软件ABAQUS对抗倾覆钢托梁加固体系进行模拟计算,分析了抗倾覆钢托梁在单侧最不利荷载作用下,各部分结构的应力分布,并分析了抗倾覆钢托梁体系分别在单侧和双侧同时加载的极限承载能力,最后对抗倾覆钢托梁进行抗倾覆稳定性计算。计算结果表明,抗倾覆钢托梁在单侧最不利荷载作用下,各部分结构均处于弹性阶段,还有较大的安全盈余。抗倾覆钢托梁在单侧和双侧的极限承载能力分别为3100.29 kN和21154.87 kN,在单侧加载达到极限承载力时,抗倾覆钢托梁各部分结构虽然未进入塑性阶段,但是抱箍底部锚栓附近的混凝土已经发生较大的受拉破坏,不适合继续承载。在双侧同时加载达到极限承载力时,钢托梁各部分结构均进入塑性阶段,且钢托梁的顶板会发生较大的塑性变形。增设抗倾覆钢托梁加固后,该桥在各种工况下的横向抗倾覆稳定验算满足要求。

抗倾覆钢托梁与混凝土桥墩界面螺栓抗剪承载力

依托广州市长洲立交B匝道桥1^(#)独柱墩加固工程,制作了4个推出试件,研究由螺栓连接的钢-混凝土界面抗剪性能,将试验值与各国规范和相关文献公式进行对比,并对钢托梁结构螺栓连接进行承载能力验算。推出试验分析了钢-混凝土界面不同处理方式、群钉效应的影响,根据推出试件的抗剪极限荷载、钢-混凝土之间相对位移等数据,绘制了荷载-位移曲线。试验结果表明,钢-混凝土界面采用刷胶处理(环氧树脂)和灌注苏博特Ⅱ号(环氧砂浆)均能大幅度提高试件的界面抗剪极限承载能力,其极限承载能力约为不做界面处理试件的145%。但采用钢-混凝土界面刷环氧树脂的方法,其胶层厚度难以准确控制,且没有较好的延性,破坏过于突然,不利于工程应用。通过试验值与相关公式计算值对比,认为美国规范安全储备较小,欧洲规范最为保守。建议运用欧洲规范剪力连接件抗剪承载力计算公式作为螺栓连接件的抗剪承载力验算依据。计算结果表明,该钢托梁结构的螺栓能够有效抵抗外荷载作用下产生的剪切作用和弯矩作用,加固设计合理可行。