双曲拱桥病害分析及加固处理研究

论文摘要

双曲拱桥结构作为一种施工简便,造价低廉的桥型曾在我国桥梁建设史上留下重要的一页。但是,随着经济的发展,交通流量和车辆载重的增加,此类桥梁结构整体性差,设计荷载标准偏低、钢筋用量偏少的缺点突出,已不适应当今交通发展的需要。本文通过对既有双曲拱桥的现场勘查,试验研究和有限元分析,对全桥总体技术状况等级评定,并根据试验结果和计算分析成果对比,判断桥梁在正常使用状态和承载力极限状态下的整体性能,提出合理的桥梁加固方案,有效延长桥梁的使用寿命。论文主要工作如下：（1）从多角度分析桥梁结构损伤的原因。针对双曲拱桥存在的常见病害：主拱圈病害,拱上建筑病害,墩台与基础病害,桥面系及附属结构病害,从宏观角度分析了混凝土桥梁结构损伤及其原因,为该类型桥梁病害调查和损伤评价提供依据。（2）结合茭河口大桥试验研究的工程实例,通过对大桥现场勘查,复核本桥的结构尺寸,调查构件材料强度,裂缝分布情况,了解桥梁病害现状,运用《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）对本桥进行技术状况评定。（3）通过承载力计算,荷载试验以及有限元分析,可知拱顶截面的承载能力满足公路—Ⅱ级荷载的通行要求；拱脚截面的承载能力无法满足公路—Ⅱ级荷载的通行要求,需要进行加固处理；拱顶测点的应力实测值与计算值较为接近,说明理论计算所采用的计算模型正确,该桥在试验荷载作用下第一跨仍处于弹性阶段,第二跨已进入非弹性阶段；挠度实测值均小于理论计算值,试验荷载作用下结构整体受力性能较好,但安全储备并不是富余。（4）动载试验表明,虽然模态试验的一阶频率实测值与理论值比较接近,但是实际结构的桥面破损严重,车辆通过桥梁时,冲击作用显著,横、竖两个方向的振动均较大,振感明显,说明整体性储备较低。（5）通过静动载试验分析,对本桥主拱圈和实腹段、横系梁、拱上立柱和立柱盖梁、腹拱圈、桥面等部位进行加固处理,保证桥梁在正常使用和承载力极限状态下的安全。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 国内外对既有桥梁安全性评估和加固研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的研究目的和内容
• 1.3.1 本文的研究目的
• 1.3.2 本文的研究内容
• 第二章 双曲拱桥的发展与常见病害及原因
• 2.1 双曲拱桥的发展
• 2.2 混凝土桥梁结构损伤的原因分析
• 2.2.1 客观环境方面的原因
• 2.2.2 主观人为因素方面的原因
• 2.3 双曲拱桥常见病害
• 2.3.1 主拱圈病害
• 2.3.2 拱上建筑病害
• 2.3.3 墩台与基础病害
• 2.3.4 桥面系及附属结构病害
• 2.4 双曲拱桥病害综合原因分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 工程实例
• 3.1 工程概况
• 3.2 现场勘查及桥梁损伤情况
• 3.2.1 现场调查和检测的主要内容
• 3.2.2 调查结果
• 3.3 桥梁病害调查结果及分析
• 3.3.1 主拱圈
• 3.3.2 拱上建筑
• 3.3.3 桥面系
• 3.3.4 下部结构及基础
• 3.4 全桥总体技术状况等级评定
• 3.5 本章小结
• 第四章 试验研究与有限元分析
• 4.1 桥梁结构分析的有限元法
• 4.1.1 桥梁有限元分析步骤
• 4.2 Midas/civil结构计算模型及主要参数
• 4.2.1 Midas/civil简介
• 4.2.2 茭河口大桥结构计算模型及主要参数
• 4.3 承载力计算结果与分析
• 4.3.1 承载力计算结果
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 静载试验
• 4.4.1 试验荷载
• 4.4.2 应变测点及位移测点的布置
• 4.4.3 加载测试内容及加载工况布置
• 4.5 静载试验测试结果
• 4.5.1 应变测试结果
• 4.5.2 位移测试结果
• 4.6 动载实验
• 4.6.1 全桥模态实验
• 4.6.2 跑车试验
• 4.7 维修加固方案
• 4.7.1 主拱圈和实腹段的加固改造
• 4.7.2 横系梁的加固改造
• 4.7.3 拱上立柱和立柱盖梁的加固改造
• 4.7.4 腹拱圈的加固改造
• 4.7.5 桥面的维修改造
• 4.8 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文情况