茶林河桥碳纤维加固的非线性有限元分析

论文摘要

本文以焦柳线处于损伤状态的茶林河预应力混凝土铁路桥为研究对象,主要进行了以下几方面的研究:1.对伤损桥梁采用碳纤维材料进行加固处理,并对加固前后的桥梁进行了现场测试。2.分析了茶林河预应力混凝土桥的振动特性。用理论解析式计算了茶林河桥的竖向自振频率,为大致判断有限元计算结果的正确性提供理论上的参考值。3.采用非线性有限元对茶林河预应力混凝土铁路桥加固前后的性状进行了静、动力特性计算并探讨了桥梁裂纹产生的原因,对桥梁加固效果作了定量的评估,证明了受损的预应力混凝土铁路桥梁采用碳纤维加固可以提高桥梁的承载能力。通过研究,实例证明了应用碳纤维材料对铁路运营桥梁加固的可行性,为我国预应力混凝土铁路运营桥梁的补强加固工作提供了一定的参考依据和有效的计算方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 目前我国混凝土铁路桥梁的状况
• 1.1.2 茶林河大桥简介
• 1.2 混凝土桥梁常见病害
• 1.2.1 各种原因造成的结构缺陷
• 1.2.2 桥梁裂缝
• 1.2.3 钢筋锈蚀和混凝土劣化
• 1.3 桥梁检测方法
• 1.4 加固技术
• 1.4.1 常用加固方法
• 1.4.2 碳纤维加固技术
• 1.5 预应力混凝土桥梁加固研究领域的概况
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 桥梁振动的理论分析
• 2.1 桥梁振动
• 2.2 桥梁自振特性分析
• 2.3 茶林河桥振动的理论计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 茶林河大桥加固前后的现场检测
• 3.1 检测方案
• 3.1.1 试验桥跨基本资料
• 3.1.2 测点布置
• 3.1.3 仪器设备
• 3.2 茶林河大桥加固前、后的检测
• 3.2.1 裂纹分布情况
• 3.2.2 加固前、后的最大动应变检测
• 3.2.3 加固前、后的竖向自振频率检测
• 3.2.4 加固前、后的最大动应变与竖向自振频率对比
• 3.3 本章小结
• 第四章 桥梁振动的有限元分析
• 4.1 有限元法的基本理论
• 4.1.1 有限元分析的思路
• 4.1.2 非线性有限元分析
• 4.2 振动问题的有限元分析
• 4.2.1 自振特性分析
• 4.2.2 动力响应分析
• 4.3 混凝土材料的本构关系
• 4.3.1 线弹性和非线弹性的本构关系
• 4.3.2 塑性理论类本构模型
• 4.3.3 其它力学理论类的本构模型
• 4.4 大型有限元分析软件ANSYS
• 4.4.1 ANSYS处理模块
• 4.4.2 ANSTS结构动力分析功能
• 4.5 本章小结
• 第五章 茶林河桥碳纤维加固的非线性有限元分析
• 5.1 茶林河桥梁有限元分析的计算参数
• 5.1.1 桥梁的双T结构
• 5.1.2 材料参数
• 5.1.3 荷载标准
• 5.2 模型的建立
• 5.2.1 单元选用
• 5.2.2 建模的若干处理
• 5.2.3 实体模型
• 5.2.4 有限元单元网格划分
• 5.2.5 约束及加载
• 5.3 静力分析
• 5.3.1 工况组合
• 5.3.2 有限元计算
• 5.3.3 结果分析
• 5.4 加固前后的模态分析
• 5.4.1 加固前的模态分析结果
• 5.4.2 加固前的模态分析结果
• 5.4.3 计算结果分析
• 5.5 裂纹形成机理分析
• 5.5.1 裂缝区域和网格划分
• 5.5.2 计算结果与数据分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 主要研究成果