钢管混凝土拱桥安全性评估理论与方法研究

论文摘要

钢管混凝土拱桥凭借其特有的力学性能和技术优势,近年来得到了很大发展。由于其理论研究滞后于工程实践,在已建成的桥梁中暴露出诸多问题,造成了不良的社会影响和巨大的经济损失。随着钢管混凝土拱桥安全问题的日益突出,为了确保桥梁的运营安全,必须对其服役状态下的安全性进行评估。目前,国内现行养护规范的桥梁评估部分均存在桥型涵盖不全,部件权重赋值粗糙等缺陷,这样必然会影响到桥梁评估结果的正确性和可靠性。本文以浙江省交通厅公路管理局科研项目“钢管混凝土拱桥养护关键技术研究”为依托,开展了钢管混凝土拱桥安全性评估理论与方法研究,主要内容如下:①桥梁安全评估必然与部件承载能力密切相关,而现有的钢管混凝土拱桥安全评估方法大多以缺损状况作为其评估指标,忽视了设计承载力,以此评估部件安全性不尽合理。因此,提出了将受力部件的缺损状况与设计承载能力进行综合考虑的评估指标进行钢管混凝土拱桥的安全评估。②传统的层次分析法是根据“1-9”标度确定两个指标之间的重要性,这样构造出的判断矩阵往往会造成评估结果与人们思维一致性相差较大的情况。首次将指数标度法引入桥梁安全评估,并运用基于指数标度的层次分析法对部件权重进行了计算。③针对钢管混凝土拱桥特殊的结构型式,对部件类型进行详细划分,并对部件权重进行计算,结合部件评估指标,建立了完善的安全评估指标体系,提出了钢管混凝土拱桥安全评估方法。④以浙江省三门健跳大桥为工程依托,运用有限元软件ANSYS计算了主要受力部件的承载能力,基于建立的安全评估指标体系,结合该桥的检测结果对其进行了安全性评估,并运用Visual Basic语言开发了钢管混凝土拱桥安全评估系统,评估结果与实桥状况吻合良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 钢管混凝土拱桥评估方法
• 1.3.1 常规综合评估法
• 1.3.2 特尔斐专家评估法
• 1.3.3 专家系统法
• 1.3.4 层次分析法
• 1.3.5 缺损状况指标法
• 1.3.6 灰色关联度评估法
• 1.3.7 模糊综合评估法
• 1.3.8 内力极值包络评估法
• 1.4 研究内容
• 第二章 模糊层次分析法
• 2.1 层次分析法
• 2.1.1 层次分析法的思路
• 2.1.2 层次分析法的基本步骤
• 2.1.3 递阶层次的建立
• 2.1.4 构造判断矩阵
• 2.1.5 层次排序
• 2.1.6 权重的计算
• 2.2 模糊综合评估法
• 2.2.1 确定因素集
• 2.2.2 确定评估集
• 2.2.3 建立模糊关系矩阵
• 2.2.4 确定评估因素权重向量
• 2.2.5 获取评估结果
• 2.3 层次分析法的变权处理
• 2.3.1 权重均衡性处理
• 2.3.2 权重重分配处理
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢管混凝土拱桥安全评估指标体系
• 3.1 递阶层次结构划分
• 3.1.1 结构部件划分
• 3.1.2 结构部件的评估指标
• 3.1.3 递阶层次结构
• 3.2 计算指标权重
• 3.2.1 专家问卷设计
• 3.2.2 部件权重计算
• 3.3 部件评估方法
• 3.3.1 上部结构
• 3.3.2 下部结构
• 3.3.3 桥面系
• 3.4 本章小结
• 第四章 评估实例
• 4.1 工程概况
• 4.2 设计承载力计算
• 4.2.1 计算模型
• 4.2.2 拱肋承载力计算
• 4.2.3 横向联系承载力计算
• 4.2.4 拱上立柱承载力计算
• 4.2.5 吊杆力计算
• 4.2.6 横梁承载力计算
• 4.2.7 桥面板承载力计算
• 4.3 部件缺损状况调查
• 4.3.1 拱肋缺损状况
• 4.3.2 吊杆缺损状况
• 4.3.3 横梁缺损状况
• 4.3.4 桥面板缺损状况
• 4.3.5 桥面系缺损状况
• 4.3.6 其余部件缺损状况
• 4.4 部件安全评估
• 4.4.1 拱肋安全评估
• 4.4.2 横向联系安全评估
• 4.4.3 拱上立柱安全评估
• 4.4.4 吊杆安全评估
• 4.4.5 横梁安全评估
• 4.4.6 桥面板安全评估
• 4.4.7 桥面系部件安全评估
• 4.4.8 其余部件安全评估
• 4.5 全桥安全评估
• 4.5.1 上部结构安全评估
• 4.5.2 下部结构安全评估
• 4.5.3 桥面系安全评估
• 4.5.4 全桥安全评估
• 4.6 本章小结
• 第五章 钢管混凝土拱桥安全评估系统简介
• 5.1 系统特点
• 5.2 Visual Basic 编程语言介绍
• 5.3 系统模块划分及操作
• 5.3.1 系统模块
• 5.3.2 系统操作
• 5.4 实桥评估结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文取得的主要成果
• 6.2 今后工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果
• 附录A 部件缺损状况评定标准