大跨中承式拱桥吊杆索力检测及更换研究

论文摘要

我国采用柔性吊杆的中、下承式拱桥数量较多、分布广泛,大多数存在不同程度隐患。中、下承式拱跨结构,吊杆是联系桥面系与拱肋的关键构件。然而,关于拱桥吊杆吊具的构造、布置、设计准则、安全判据、服役损伤、寿命预测、拆换方案等,目前还没有明确的规程、规范规定。在大量的工程设计、修复、诊断实践中,往往凭借主观理解和借鉴经验。以致设计无规范、评判无依据、安全无把握。不少桥梁健康检测结果所得到的吊杆荷载行为特性表明,现有认识远非问题的本质。因此对拱桥吊杆进行研究非常必要。本文在参考大量国内外桥梁常用检测和吊杆索力检测方法的基础上,结合一座大跨径中承式拱桥——广西邕宁邕江大桥吊杆索力检测及更换工程实例,对此类桥梁的吊杆索力检测方法进行了研究。并根据拱桥检测内容和方法对其进行了全面检测,依据检测结果,对病害原因进行了详细的理论分析,找出了产生病害的原因,为维修和加固提供依据;同时根据吊杆索力不同的特性和边界,推导了索力计算公式,用张拉步长法和优化算法识别了吊杆索力大小。大跨径中承式拱桥维修和加固设计的重点是更换吊杆,本文以广西邕宁邕江大桥维修和加固工程为依托,对吊杆构造、桥梁吊杆损伤现状进行了深入研究。首先是针对钢索、锚具、防护等吊杆主要构件分析其破损原因,了解其腐蚀机理,以期对吊杆的构造及损伤进行全面认识,从而为下一步的更换提供理论依据。再根据相关规范的设计计算方法,对吊杆进行受力计算、探讨计算上存在的相关问题,为吊杆更换提供计算依据。最后,根据计算结果制订了详细的施工方案,选用组合式吊杆对广西邕宁邕江大桥的吊杆进行更换同时进行施工控制,以确保安全地进行吊杆更换的施工,并结合实践提出一些措施和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 大跨径中承式拱桥吊杆的常见构造和受力特点
• 1.1.1 中承式拱桥构造特点
• 1.1.2 大跨中承式拱桥吊杆的常见构造和受力特点
• 1.2 拱桥吊杆的安全忧虑与对策—吊杆健康诊断及其系统研究
• 1.3 拱桥吊杆研究现状
• 1.3.2 吊杆索力测试研究
• 1.3.3 短吊杆结构行为研究
• 1.3.4 吊杆的工程检查及分析
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 拱桥吊杆构造及损伤分析
• 2.1 拱桥柔性吊杆构造
• 2.1.1 钢索
• 2.1.2 锚具
• 2.1.3 防护
• 2.2 吊杆破损的现状
• 2.3 吊杆破损的原因分析
• 2.3.1 钢索破损的原因
• 2.3.2 锚具破损的原因
• 2.3.3 防护破损的原因
• 2.4 吊杆的腐蚀机理
• 2.4.1 金属腐蚀断裂的机理
• 2.4.2 金属腐蚀的影响因素
• 2.5 本章小结
• 第3章 广西邕宁邕江大桥检测及索力测试
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 基本概况
• 3.1.2 技术标准及设计规范
• 3.2 广西邕宁邕江大桥的检测、检查情况综述
• 3.2.1 广西邕宁邕江大桥的检测结论
• 3.2.2 桥梁维修建议
• 3.3 吊杆索力测试的方法
• 3.4 振动频率法测定广西邕宁邕江大桥吊杆拉力
• 3.4.1 广西邕宁邕江大桥吊杆拉力测试的理论分析
• 3.4.2 广西邕宁邕江大桥吊杆固有频率的测定
• 3.4.3 吊杆拉力的确定
• 3.5 本章小结
• 第4章 广西邕宁邕江大桥吊杆受力计算及设计
• 4.1 吊杆受力计算方法
• 4.2 广西邕宁邕江大桥吊杆受力计算
• 4.2.1 计算依据规范及参考资料
• 4.2.2 计算过程
• 4.3 有限单元法计算吊杆拉力
• 4.4 本章小结
• 第5章 广西邕宁邕江大桥吊杆更换方案设计
• 5.1 维修设计的主要内容
• 5.2 新吊杆的选用
• 5.2.1 选用组合式吊杆的必要性
• 5.2.2 选用组合式吊杆的可行性
• 5.2.3 组合式吊杆的可靠性
• 5.2.4 组合式吊杆生产施工保证
• 5.2.5 组合式吊杆应用情况
• 5.3 更换吊杆施工组织设计[38]
• 5.3.1 吊杆更换的施工流程
• 5.3.2 安装施工平台及托架
• 5.3.3 凿除旧吊杆防护层及拆除旧吊杆
• 5.3.4 新吊杆的安装及张拉
• 5.3.5 K 撑位置吊杆更换施工
• 5.3.6 “哈夫”式 HDPE 套管安装
• 5.3.7 新吊杆防护
• 5.3.8 施工监控
• 5.4 新更换的钢绞线成品吊杆设计要求
• 5.5 新更换吊杆系统其他设计要点
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学论文目录
• 致谢