钢管混凝土拱桥检测加固及荷载试验研究

论文摘要

近十几年来,由于早期兴建的钢管混凝土拱桥缺乏后期必要的维护和维修,再加上桥梁的日益老化、交通流量的不断增加以及环境的变化等因素,使得钢管混凝土拱桥的病害不断出现,严重的已经影响到了桥梁的正常使用。并且,钢管混凝土拱桥在设计理论和施工方法上仍有大量问题需要解决。因此,开展钢管混凝土拱桥的病害分析以及维修加固方法研究已迫在眉睫。本文针对这种情况,结合广西六景郁江特大桥——190m跨钢管混凝土拱桥,进行了如下的一些研究工作。在参考大量国内外桥梁常用检测和加固方法的基础上,结合实际钢管混凝土拱桥,研究了此类桥梁的检测方法,重点对钢管混凝土拱桥主拱圈内填混凝土密实度的检测方法进行了归纳总结和对比分析;并对广西六景郁江特大桥进行了现场检测,并且根据检测结果,对产生病害的原因进行了详细的理论分析,找出了产生病害的原因,为接下来的维修和加固提供了依据。在总结桥梁常见维修加固方法基础上,研究了钢管混凝土拱桥的维护和加固方法;并根据广西六景郁江特大桥病害原因的分析结论,进行了维修和加固设计,制订了详细的施工方案。在此基础上运用ANSYS以六景郁江特大桥为结构模型,按照钢管与混凝土粘结良好与钢管与混凝土脱空两种情况,对其稳定性进行了分析。结果表明钢管与混凝土的脱空降低了钢管混凝土拱桥的稳定承载能力;不同的荷载工况,钢管与混凝土的脱空对钢管混凝土拱桥的稳定承载力影响程度不同。由于钢管与混凝土的脱空对钢管混凝土拱桥的稳定性产生不利影响,脱空问题应当引起重视,在实际工程中尽量应当采取相应的措施减少或者避免脱空。对钢管混凝土拱桥荷载试验的内容和方法进行了总结分析,并对荷载试验的理论计算分析要点进行了探讨;为了进一步全面了解广西六景郁江特大桥加固后的实际工作状态,进行了荷载试验。通过对荷载试验的大量数据分析表明,该桥的加固措施是成功的,达到了预期的效果,验证了加固方案的可行性。本文结合实际工程形成了一套完整的检测和维修加固的方法,可以为以后此类工作提供参考,在钢管混凝土拱桥的维修和加固中具有广泛的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 拱桥的起源和发展
• 1.2 钢管混凝土拱桥的出现
• 1.3 钢管混凝土拱桥的发展
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 钢管混凝土拱桥发展中存在的问题
• 1.3.3 钢管混凝土拱桥典型病例
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.4.1 工程背景
• 1.4.2 主要研究内容
• 第2章 钢管混凝土拱桥的检测及病害分析
• 2.1 概述
• 2.2 钢管混凝土拱桥检测主要内容
• 2.3 钢管混凝土拱桥检测方法
• 2.3.1 主拱圈管内混凝土检测方法及评价
• 2.4 广西六景郁江特大桥的检测
• 2.4.1 工程概况
• 2.4.2 病害检测结果
• 2.4.3 桥梁线形观测
• 2.4.4 检测结果评定
• 2.5 主要病害原因分析
• 2.5.1 计算模型
• 2.5.2 内力计算
• 2.5.3 横梁强度验算
• 2.5.4 病害原因分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 钢管混凝土拱桥的维修加固
• 3.1 概述
• 3.2 桥梁维修加固的特点
• 3.3 桥梁维修加固的内容
• 3.4 桥梁维修加固的方法
• 3.4.1 桥梁维修加固常用方法
• 3.4.2 钢管混凝土拱桥的维修加固方法
• 3.5 桥梁维修加固方案设计
• 3.5.1 桥梁改造加固方案设计的原则
• 3.6 广西六景郁江特大桥的维修加固设计
• 3.6.1 设计依据
• 3.6.2 内力计算分析
• 3.6.3 加固设计要点
• 3.6.4 施工方法及注意事项
• 3.6.5 施工安全与质量控制
• 3.7 本章小结
• 第4章 钢管混凝土拱桥稳定性分析
• 4.1 工程背景
• 4.2 分析软件ansys 介绍
• 4.3 稳定分析在ANSYS 中的实现方法
• 4.3.1 特征值屈曲分析
• 4.3.2 双重非线性分析
• 4.4.1 单元类型简介
• 4.4.2 单元类型的应用
• 4.4.3 钢管与混凝土脱空的模拟
• 4.4.4 材料特性
• 4.5 钢管与混凝土粘结良好的稳定分析
• 4.5.1 第一类稳定分析
• 4.5.2 第二类稳定分析
• 4.6 钢管与混凝土脱空的稳定分析
• 4.6.1 第一类稳定分析
• 4.6.2 第二类稳定分析
• 4.7 粘结良好与脱空的对比分析
• 4.8 本章小结
• 第5章 钢管混凝土拱桥荷载试验
• 5.1 荷载试验的目的与理论分析方法
• 5.1.1 荷载试验的目的
• 5.1.2 荷载试验的理论分析方法要点
• 5.2 广西六景郁江特大桥加固后荷载试验
• 5.2.1 荷载试验目的与内容
• 5.2.2 试验依据和规范
• 5.2.3 广西六景郁江特大桥静载试验
• 5.2.4 六景郁江特大桥动载试验
• 5.2.5 桥梁结构性能评定及总体评价
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录