桁式组合拱桥斜拉索加固方法研究

论文摘要

桁式组合拱桥是一种具有水平推力的拱型桁架桥,作为我国自主研发的一种新桥型最早出现在1981年的贵州长岩大桥。该类桥梁很好的结合了桁架桥和拱桥的各自受力优点,是一种适用范围广泛的桥梁形式。进入新世纪后,随着各地经济的发展,交通量猛增,相当一部分桁式组合拱桥已经出现了不同程度的病害,而不能满足使用上的要求。可见,及时对这类病危的桁式组合拱桥进行加固维修已经到了刻不容缓的地步。作者首先依据设计图纸,利用平面杆系分析软件,建立法德大桥模型,模拟其施工过程,并进行恒载、活载及荷载组合作用下的静力分析,得出桁式组合拱桥病害和缺陷产生的主要原因。接着对拱顶下挠及实腹段开裂等病害,借鉴斜拉拱桥的设计思想,在原桥基础上张拉斜拉索,与原结构形成索拱组合体系,将旧桥由单一的桁式组合拱体系转换为斜拉-拱组合体系,达到提高结构承载力的目的。论文最后以法德大桥为加固实例,建立“斜拉索”加固后法德大桥的空间有限元模型,对其进行静力及动力性能分析,得出用斜拉索加固桁式组合拱桥的可行性。通过加固前后对比得出:法德大桥采用斜拉索改变结构体系方法加固后能够满足公路-Ⅱ级的强度要求,且安全储备较大;各阶自振频率较加固前有所提高,全桥刚度有所增加,加固后动力性能得到改善。结果表明:斜拉索主动加固法是一种简单、实用的设计方法,具有一定的理论意义和工程推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桁式组合拱桥的产生与发展
• 1.3 桁式组合拱桥及其加固现状
• 1.3.1 桁式组合拱桥现状
• 1.3.2 桁式组合拱桥加固现状
• 1.4 本论文的研究目的和主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要内容
• 第二章 桁式组合拱桥的主要病害及缺陷原因分析
• 2.1 桁式组合拱桥的构造特点
• 2.2 桁式组合拱桥存在的主要缺陷和病害
• 2.3 恒载作用下结构性能机理
• 2.3.1 工程背景
• 2.3.2 模型的建立
• 2.3.3 主要分析成果
• 2.4 活载作用下结构性能机理及病害分析
• 2.4.1 活载分析
• 2.4.2 承载能力极限状态校核
• 2.5 桁式组合拱桥缺陷出现的主要原因
• 2.6 本章小结
• 第三章 斜拉桁式组合拱桥加固补强思路及方法
• 3.1 针对桁式组合拱桥传统加固补强方法的思考
• 3.2 桁式组合拱桥“斜拉法”加固思路
• 3.3 桁式组合拱桥采用“斜拉法”加固的可行性分析
• 3.3.1 桁式组合拱桥的力学性能
• 3.3.2 斜拉索加固桁式组合拱桥的原理
• 3.3.3 斜拉索技术加固桥梁的成功案例
• 3.4 桁式组合拱桥“斜拉法”加固方案及措施
• 3.5 本章小结
• 第四章 “斜拉法”加固桁式组合拱桥的方案研究
• 4.1 斜拉索加固方案研究
• 4.2 恒载作用下理想索力的确定
• 4.2.1 基本概念
• 4.2.2 成桥状态的索力优化
• 4.3 工程概况
• 4.4 法德大桥原桥设计状况浅析
• 4.5 法德大桥加固方案
• 4.6 法德大桥“斜拉法”加固后静力性能分析
• 4.6.1 加固结构空间分析模型的建立
• 4.6.2 加固设计原则及计算基本假定
• 4.6.3 加固荷载和活载效应
• 4.6.4 加固后荷载组合
• 4.6.5 关键部位截面强度验算
• 4.6.6 关键部位截面应力验算
• 4.6.7 结论
• 4.7 本章小结
• 第五章 法德大桥“斜拉法”加固后动力性能研究
• 5.1 动力分析理论
• 5.1.1 结构自振的有限元分析法
• 5.1.2 子空间迭代法
• 5.2 法德大桥动力分析
• 5.2.1 加固前模态分析
• 5.2.2 加固后模态分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 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 法德大桥原桥总体布置图
• 附录 B 小兴浪大桥加固后总体布置图