建筑物的维护和加固处理一直是人们非常关心的问题。有关加固措施的应用和研究已取得不少成果,但仍有很多问题尚待解决。体外预应力作为后张预应力体系的重要分支之一,是指对布置于承载结构主跨体之外的钢索施加预应力所形成的预应力结构体系。采用体外预应力具有可以简化预应力筋曲线,减小摩阻损失;减小混凝土构件截面尺寸,减轻结构自重;可更换预应力筋,并便于在使用期内检测和维护;以及施工工艺简便等优点而在加固工程特别是桥梁加固中得到了广泛得应用。 本文采用理论分析与数值模拟的方法,对体外预应力加固混凝土梁的体外预应力筋应力增量的计算、加固机理、加固设计及加固效果的评价做了详尽的分析和研究。这不仅有重要的理论意义,而且有较高的应用价值,可为体外预应力加固设计提供依据,并有利于作出更合理的设计,进而改善结构性能。具体内容如下: 1、针对现有体外预应力筋应力增量计算中的缺陷和不足,提出了改进的计算方法,即变形能法。该方法计算结果与传统的力法基本一致,而且变形能法还可以推广到更复杂的结构计算,尤其是数值计算中,因此变形能法具有一般性。另外,从计算过程考虑,变形能法只需求出不同区段轴力、弯矩及其偏导数的表达式,而力法则需绘出单位力及基本结构轴力、弯矩图,并利用图乘法计算系数和自由项等,用变形能法求解显然要更加简便; 2、运用等效荷载理论,从施加预应力及活载作用两个阶段,对体外预应力筋与梁体的作用进行分析,初步研究分析了体外筋的加固机理,并采用等效荷载法计算了体外筋加固连续梁体系的次弯矩; 3、从数值模拟的角度,运用有限元分析软件ANSYS,首先,对某一采用体外预应力筋进行加固处理的混凝土简支梁,加固前后的应力、应变、挠度等情况进行了分析和研究;其次,对采用不同体外筋布筋方式加固简支梁的加固效应进行了比较;最后,对设一个转向块体外筋加固的简支梁受力全过程进行了详细的分析,从而探讨了体外筋的作用机理。