既有混凝土双曲拱桥承载力分析与维修加固研究

论文摘要

随着我国国民经济的不断发展,既有桥梁结构的承载力状况成为工程界和学术界关注的课题之一。1964年,双曲拱桥在我国首创并建成之后,以其特有的优点在公路桥梁建设中得到广泛应用。在双曲拱桥的建设和使用过程中,承载能力的问题也是一个备受关注的问题。危旧双曲拱桥内力分析复杂,传统的分析方法有明显不足之处,本文依据危旧拱桥的特点,提出用有限元法对其进行内力分析。本文以贵州省赫章县后河桥为例,用实测坐标,借助大型有限元软件mdias提供的处理模块。建立了切实可行的有限元分析模型。应用空间有限元模型,结合内力影响线,对桥梁加固前结构进行内力计算,分析其主要的病害原因。根据分析结果和使用要求,结合工程实际情况,阐述了后河桥的加固方案,并介绍了应用于该桥的新材料、新工艺。建立加固后的空间结构模型,对加固后的结构进行内力和动力分析,探讨加固方案的可行性。在上述工作的基础上,论文最后得出了有参考价值的结论。并认为:有限元分析方法能有效地模拟桥梁组合截面的实际情况,可广泛地用于危旧拱桥的分阶段受力分析计算。内力分析的结果可为确定合理的加固方案提供依据,二者结合对其他结构的加固有一定的参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 旧桥检测及维护概念、目的要求和意义
• 1.2.1 桥梁维修加固的基本概念
• 1.2.2 桥梁维修加固目的的要求
• 1.3 桥梁加固方法及发展趋势
• 1.4 混凝土双曲拱桥的有限元算法和传统算法对比
• 1.4.1 拱桥传统算法优点和缺点
• 1.4.2 空间联拱作用下的有限元方法
• 1.5 混凝土双曲拱桥维修加固工程的一般计算原则
• 1.6 后河桥概况及加固要求
• 1.7 本论文主要工作
• 第2章 双曲拱桥的特点及内力分析基本理论
• 2.1 双曲拱桥的构造特点及优缺点
• 2.2 设计拱轴线的确定
• 2.2.1 拱轴线的选择
• 2.3 悬链线形拱轴线拱桥的拱圈内力计算
• 2.3.1 恒载作用下的拱圈内力计算
• 2.3.2 活载作用下的拱圈内力计算
• 2.4 主拱圈内力影响因素
• 2.4.1 拱轴系数m对主拱圈内力影响
• 2.4.2 温度变化混凝土收缩对主拱圈内力影响
• 2.4.3 连拱作用对主拱圈内力的影响
• 2.4.4 拱圈弹性压缩对主拱圈内力影响
• 第3章 后河桥内力检算
• 3.1 桥梁结构有限元分析
• 3.1.1 有限元概述
• 3.1.2 结构建模计算假定
• 3.1.3 结构单元刚度矩阵
• 3.1.4 位移和应力计算
• 3.2 计算模型拱轴线的确立
• 3.2.1 拱轴线的测量
• 3.2.2 后河桥实体有限元模型的建立
• 3.2.3 拱轴线的拟合确定
• 3.2.4 空间计算模型的建立
• 3.3 影响线的计算
• 3.4 加固前现状分析
• 3.4.1 加固前内力计算
• 3.4.2 内力计算结果分析
• 3.4.3 混凝土结构裂缝类型及成因分析
• 第4章 增大截面加固法
• 4.1 加固要点
• 4.1.1 特点及适用条件
• 4.1.2 材料要求
• 4.1.3 受力特点
• 4.2 设计计算
• 4.2.1 受弯构件加固计算原理及方法
• 第5章 后河桥维修加固方案研究
• 5.1 后河桥主要加固方案概述
• 5.2 主桥的裂缝等缺陷的治理
• 5.3 调整拱轴线
• 5.4 加强主拱圈截面
• 5.4.1 新旧混凝土的结合面处理
• 5.4.2 植筋锚固计算
• 5.4.3 后河桥的拱圈加固植筋
• 5.5 加强横向联系及稳定性
• 5.6 拱座、基础的加固
• 5.7 维修加固方法中的新材料和新工艺
• 5.7.1 材料特点
• 5.7.2 裂缝处理和植筋施工要点及要求
• 第6章 后河桥维修加固后的内力及挠度检算
• 6.1 加固后计算模型的建立
• 6.2 加固后截面内力检算
• 6.3 后河桥加固后的竖向挠度
• 6.4 检算结论
• 第7章 后河桥维修加固后的动力分析初探
• 7.1 桥梁抗震理论的发展简述
• 7.2 桥梁动力分析的基本理论
• 7.3 建模计算
• 7.3.1 加固前开裂截面刚度计算
• 7.3.2 加固后新增加的截面刚度计算
• 7.4 结构动力分析计算结果
• 7.5 动力分析结论
• 第8章 后河桥加固前后检测与计算数据分析
• 8.1 荷载工况及测点布置
• 8.2 加固前后测点数值分析
• 8.2.1 加固前后测点的挠度值分析
• 8.2.2 加固前后测点的应力值分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 图版