复合截面加固桥梁承载过程仿真分析论文

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1、摘要随着交通运输的发展和通行荷载等级的提高，大量现役桥梁需要进行荷载提升和维修加固。本文针对于粘贴法加固的桥梁构件的受力特点，在平截面假定基础上，研究了复合截面非线性的分层分析方法；结合有限元的理论，研制了相应的结构分析程序。该程序采用分层组合式模型，利用增量一迭代法，综合考虑了材料非线性和截面性质非线性。程序除具有常规的结构分析，截面性质计算功能外，还能进行复合截面受力引起截面刚度变化的非线性过程分析，并考虑截面刚度修正对内力分布的影响。综合上述功能，该程序能模拟整体结构在实际受荷情况下，受力——截面退化—

2、—内力重分布这一全过程。程序界面友好，人机对话方便，易于使用。本文最后以模型试验验证了分析方法及程序的可靠性和适用性。关键词：加固构件复合截面承载力非线性有限元增量迭代法ABSTRACTWiththedevelopmentoftransportandcommunicationtradeandtheupgradeoftrafficload，largequantityofservicebridgeneedmaintenanceorreinforcementtoimprovetheIrafficcapability

3、．Directedtowardthefeatureofstructuralmemberreinforcedbystickingstuff,thenonlinearanalyticalmethodoflayeredcrosssectionisresearchedonthebasisofassumptionofplanecrosssection．ApplyingthetheoryofFEM，correspondingstructuralanalysisprogramisdeveloped．Theprogramem

4、ploysthelayered—combinationmodel，andintegratedconsidersthenonlinearityofmaterialandsectionfeaturebasedontheincremental—interactivemethod．Besidesnormalanalysisofstructureandcalculationofsectionconstant，theprogramhasthefunctionofanalysisthesectionconstantchan

5、geofload-bearingstructure，andthischange’Seffaceonthedistributeofinnerforce．Especiallyimportant，theprogramcouldsimulatethewholeprocessofload-bearingbridge：load—bearing-sectioncrack—forceredistribute．Theprogramhasthefriendlysurface，convenienceman-machineinter

6、action．Intheend，modelexperimentaregiventoexamineandeertifythereliabilityandapplicabilityofthisarticle’stheoryandprogram．Keywords：reinforcedstructuremembertrafficcapabilitynon-hnearitycompositesectionFEMincremental-interactivemethod1．1问题的提出第一章概述随着交通运输事业的迅猛发展

7、，现役桥梁实际通行荷载越来越大，甚至远远超出其设计荷载。同时随着时间的推移，公路桥梁在长期的自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化)和使用环境(荷载作用、材料和结构的疲劳)的作用下，总会逐渐产生损坏现象。因此，在现役公路桥梁中，有相当大的部分需要荷载提升或维修加固。粘贴钢板(钢筋)，外包钢筋混凝土加大截面，粘贴复合材料等方法是常用的加固手段，此类加固方法的共同特点是结构截面是由数种性质不同材料组成，它的性能明显地依赖于这几种材料的力学性能和受力过程。以简单的钢筋混凝土结构为例，它仅由钢筋和混凝土两种材料组成，在目

8、前进行桥梁结构设计或内力分析时，不可避免会存在以下问题：(1)由于钢筋和混凝土的抗拉强度相差很大，钢筋混凝土结构在正常使用状态下，大部分受弯构件都会开裂，但钢筋并未屈服，仍在弹性状态下工作，此时截面处于非线性工作状态。这时用弹性分析方法求得的结构内力和变形就不能反映结构的实际工作状态。(2)在钢筋混凝土结构的设计中，内力分析时往往按弹性理论计算，在构件截面设计时，都按极限状态进行计算，其结果是内力分