[发明专利]既有混凝土桥梁复杂区域的承载力评估与加固计算方法

摘要

本发明专利公开了一种既有混凝土桥梁复杂区域的承载力评估计算方法。针对复杂区域出现钢筋锈蚀、混凝土开裂、碳化等病害，确定复杂区域的荷载及边界条件，然后建立该复杂区域的拉杆模型和压杆模型，根据检测结果，进一步确定拉杆、压杆及节点考虑上述病害后的折减系数，按照拉杆强度控制、压杆强度控制及节点强度控制的原则，计算得到最小的承载力值,最后，根据承载力评估结果，确定加固传力模型，不断调整加固的拉杆、压杆及节点位置，或不断增加拉杆、压杆的加固量，直至满足使用要求。该方法不仅解决了截面法计算混凝土复杂区域不适用、有限元法计算复杂、配筋困难的问题，还能更加精确的估算旧桥复杂区域的承载力。

主权项

1.一种既有混凝土桥梁复杂区域的承载力评估与加固计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定复杂区域的荷载及边界条件；所述步骤S1中，从既有结构中抽象隔离出复杂区域，所述复杂区域包括：连续梁中间支座、承受到集中力作用的区域、梁端、预应力锚固端、框架转角、牛腿、花瓶墩、斜拉索索塔锚固区及预应力齿板，然后确定这些复杂区域的荷载值，并简化边界条件；S2、建立该复杂区域的拉杆及压杆模型；S3、对复杂区域进行检测，根据检测结果，确定拉杆、压杆及节点有效强度的折减系数，并修正已经建立的拉杆模型和压杆模型；S4、按照拉杆强度控制、压杆强度控制及节点强度控制的原则，计算得到最小的承载力值，该值就是旧桥的承载力值；S5、根据承载力评估结果，确定加固传力模型，不断调整加固的拉杆、压杆及节点位置；或不断增加拉杆、压杆的加固量，直至满足使用要求；所述步骤S2中：所述复杂区域包括续梁中间支座、承受到集中力作用的区域、梁端、预应力锚固端、框架转角、牛腿、花瓶墩、斜拉索索塔锚固区及预应力齿板，直接建立拉杆模型和压杆模型；对于异形复杂区域，先采用有限元分析软件进行拓扑分析，优化目标为拉压杆位置和主拉、主压应力迹线合力重合，并且建立的拉压杆模型的应变能最小，见式(1)：式(1)中，N_i为杆件所受轴力大小，l_i为杆件的长度，A_i为杆件的截面面积，E_i为杆件的弹性模量大小，Π为杆件所受应变能大小；所述步骤S4中，按照应力比等于1，分别按照拉杆强度控制、压杆强度控制及节点强度控制计算最大承载力，取最小值作为复杂区域的最终承载力值；其中对支座节点强度控制按照Mohr‑Coulomb理论双轴强度控制：式(9)中：f₁,f₂分别为节点区域的主压应力和主拉应力；f_t为钢筋和混凝土共同提供的抗拉强度；f_c'为混凝土圆柱体抗压强度，代表了混凝土在f₂方向上的抗压强度。