Y特大桥桥面系病因及加固方案受力性能研究

论文摘要

y特大桥为76m+360m+76m三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥,桥面结构由混凝土桥面板、钢小纵梁和钢横梁组成,混凝土桥面板与钢横梁相结合。该桥运营仅十年,桥面系钢纵、横梁连接处就出现严重病害。本文采用有限单元法对该桥桥面系钢纵、横梁连接处病因、桥面系加固方案和加固过程中桥面系的受力状态进行了研究,主要完成了以下工作：1.用M工DAS软件建立全桥及3个节间局部有限元模型,对原桥面系受力性能进行了研究,得出结论：该桥超载现象十分严重,钢纵横梁连接角钢、与钢纵梁相连的横梁腹板,超载下应力过大,发生疲劳破坏；钢横梁腹板在部分加劲肋下缘处有应力集中现象,造成开裂。2.对两个加固方案进行了对比研究。两个加固方案都增设了大纵梁、增强了钢横梁,并对钢纵、横梁采用新的连接,提高了桥面系的刚度、整体性和运营安全系数,桥面系钢结构应力得到大幅度下降,即使在超载下疲劳应力幅也在规范容许值内,两个加固方案原则上都是可行的。3.加固方案一中钢纵、横梁的连接更换为“悬挂式、横梁腹板与钢纵梁上翼缘用铰接螺栓连接,其它部位不连接”；方案二中“钢纵、横梁只在下翼缘用普通螺栓连接,其它部位不连接”。二者连接部位超载下的最大疲劳应力幅分别为70.6MPa.29.4MPa,方案二受力更为合理,为推荐方案。4.对加固过程中桥面系的受力状态进行了研究。加固过程中,钢横梁腹板和下翼缘开孔后钢横梁不会全断面屈服；建议先将钢横梁下翼缘与腹板焊缝裂缝处理后再在钢横梁上开孔；换吊索过程中,桥面系钢构件和邻索的最大应力均小于屈服强度；大纵梁安装顺序对桥面线形及吊杆受力无太大影响,可结合现场施工条件进行安排。本文的研究成果为Y特大桥加固设计、施工提供了依据,对其它类似结构也有参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景
• 1.1.1 Y桥的工程概述
• 1.1.2 问题的提出
• 1.2 大跨度钢桥桥面系结构构造及病害类型
• 1.2.1 大跨度钢桥桥面系结构构造类型
• 1.2.2 大跨度钢桥桥面系病害类型
• 1.3 钢桥加固改造的方法
• 1.4 本文的研究内容和思路
• 第二章 有限元计算方法和计算参数
• 2.1 引言
• 2.2 计算方法
• 2.3 全桥整体分析有限元模型
• 2.4 桥面系局部分析有限元模型
• 2.5 荷载标准
• 2.6 材料特性
• 第三章 Y桥的病害及成因分析
• 3.1 引言
• 3.2 Y桥桥面结构及病害情况
• 3.3 加固前的受力分析
• 3.3.1 钢梁与砼桥面板结合前恒载作用下受力分析
• 3.3.2 钢梁与砼桥面板结合后恒载作用下受力分析
• 3.3.3 最不利活载作用下的受力分析
• 3.3.4 超载车辆作用下的受力分析
• 3.3.5 混凝土收缩效应的受力分析
• 3.3.6 混凝土板与钢构件间温差作用下的受力分析
• 3.3.7 荷载组合作用下的受力分析
• 3.4 病因分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 Y桥的加固方案一及其受力分析
• 4.1 引言
• 4.2 桥面加固方案一
• 4.3 最不利活载作用下的受力分析
• 4.4 超载车辆作用下的受力分析
• 4.5 混凝土板与钢结构温差荷载作用下的受力分析
• 4.6 荷载组合作用下的受力分析
• 4.7 方案的可行性
• 4.8 本章小结
• 第五章 Y桥的加固方案二及其受力分析
• 5.1 引言
• 5.2 桥面加固方案二
• 5.3 最不利活载作用下的受力性能分析
• 5.4 超载车辆作用下的受力分析
• 5.5 混凝土板与钢结构温差荷载作用下的受力性能分析
• 5.6 方案的可行性
• 5.7 本章小结
• 第六章 加固过程中桥面系受力状态分析
• 6.1 引言
• 6.2 加固过程中钢横梁最不利受力状态分析
• 6.3 换吊索过程中桥面系受力状态分析
• 6.4 大纵梁安装顺序对结构线形及受力的影响
• 6.5 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加科研情况