吐力土双曲拱桥加固应用与承载力研究

论文摘要

近年来,双曲拱桥已经出现不同程度的病害,直接威胁到公路桥梁的安全使用。如何合理的评估这些在役双曲拱桥的承载力,提出既安全可靠又经济实用的加固方案,进而对加固后的双曲拱桥进行承载力、安全储备等研究,对于现役桥梁的维修、加固和改造具有理论和现实意义。本文通过对辽宁省144座双曲拱桥进行病害调查,总结一些普遍存在的病害及其成因,进而介绍几种已经成功应用病害较严重双曲拱桥的加固方法。本文利用ANSYS软件的平面杆系有限单元法进行吐力土桥的内力检算,对主拱圈三维实体单元进行加固前后在汽-20和挂-100的作用下的响应模拟。并以此为根据进行补强加固的设计和评定各部位的加固增强效果。加固后的桥梁仿真模拟和荷载试验说明加固计算的可靠性和加固方案的可行性。针对吐力土双曲拱桥,从锚喷混凝土把“拱型”结构变成“箱型”结构加固方法的选取、锚喷混凝土施工工序及其注意事项的总结到承载力评定的研究,取得了预期的加固提载效果,具有一定的推广实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.2 双曲拱桥发展及特点
• 1.3 双曲拱桥病害调查
• 1.4 裂缝种类及修补
• 1.4.1 裂缝种类
• 1.4.2 裂缝修补方法
• 1.5 双曲拱桥加固方法
• 1.5.1 增大截面法
• 1.5.2 粘贴钢板（钢筋）、螺栓钢板结合加固拱肋法
• 1.5.3 改变结构受力体系的加固法
• 1.5.4 减轻拱上建筑自重加固法
• 1.5.5 体外预应力加固法
• 1.6 本文研究内容
• 2 吐力土双曲拱桥加固方案
• 2.1 吐力土桥梁概况
• 2.2 病害调查及原因
• 2.2.1 现场病害调查
• 2.2.2 病害情况分析
• 2.3 加固方法
• 2.3.1 主拱圈加固
• 2.3.2 拱上建筑处理
• 2.3.3 桥面铺装处理
• 2.3.4 下部结构说明
• 2.4 喷射混凝土施工工序及注意事项
• 3 吐力土桥梁承载力有限元分析
• 3.1 有限元法原理及 ANSYS 软件介绍
• 3.1.1 有限元建模基本思想
• 3.1.2 有限元法原理
• 3.1.3 ANSYS 简介
• 3.2 材料非线性工作原理及其实现细节
• 3.2.1 ANSYS 模拟钢筋混凝土方法
• 3.2.2 整体式模型建立原理
• 3.2.3 建模时注意的问题
• 3.3 平面杆系检算承载力分析
• 3.3.1 双曲拱桥荷载布置
• 3.3.2 建立吐力土桥平面杆系模型考虑因素
• 3.3.3 内力组合计算
• 3.3.4 主拱圈强度验算
• 3.4 空间主拱圈模拟分析
• 3.4.1 主拱圈横向分布系数
• 3.4.2 主拱圈应力响应
• 3.4.3 主拱圈挠度及拱脚位移
• 3.5 吐力土桥检算结论
• 4 加固效果分析与评价
• 4.1 静载试验
• 4.1.1 测试截面和工况布置
• 4.1.2 工况布载
• 4.1.3 空间结构仿真静载模拟
• 4.1.4 静载数据分析
• 4.2 动力荷载试验
• 4.2.1 测试截面
• 4.2.2 ANSYS 模拟自振阵型
• 4.2.3 荷载试验评定
• 4.3 技术评定及建议
• 4.3.1 一般检测评定
• 4.3.2 桥梁各部件权重及综合评定
• 4.3.3 建议
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文
• 参考文献