双曲拱桥主拱圈开裂病害分析及加固方法研究

论文摘要

我国早期修建的钢筋混凝土双曲拱桥,由于建筑年代早,普遍存在设计荷载偏低,拱圈、拱波开裂,拱板渗水等问题。结构安全性及稳定性方面存在巨大隐患。另外,长期超载运营造成的主拱圈病害,严重的已经影响到桥梁的正常使用。粘贴钢板法可以提高原结构的承载力和刚度,封闭构件裂缝,增强构件的抗裂性和稳定性。从原理上看,粘贴钢板法适用于钢筋混凝土双曲拱桥的加固,并且在工程实际中已经得到广泛地应用。本文针对这种情况,重点作了以下几个方面的工作：1.在参考大量相关文献资料和现场调查的基础上,总结了公路钢筋混凝土双曲拱桥主拱圈的几种常见病害形式并分析了病害原因,对甘肃省内部分既有公路钢筋混凝土双曲拱桥的裂缝宽度、裂缝出现部位及拱肋混凝土强度进行了统计整理,了解病害程度。2.探讨了采用空间梁单元法建立双曲拱桥有限元模型。3.通过建立有限元模型,从力学角度分别对拱肋病害、横隔板病害、拱波和拱板病害进行成因分析。4.讨论双曲拱桥加固基本原理,以某实桥加固工程为背景,对某实桥采用粘贴钢板法进行加固,分别论述了其加固设计要点和施工工艺。5.对某实桥加固工程实例进行现场动荷载试验,对加固效果进行评定。本论文所选的题目直接建立在迫切需要解决的问题基础之上,紧密结合当前公路运输系统的目标要求——安全、便捷、快速,达到能够提高双曲拱桥承载能力,使其继续更好发挥作用的目的。虽然国内外对双曲拱桥的加固已经进行了不少研究,但至今针对甘肃省这个特定环境条件下的双曲拱桥缺少一个系统而全面的理论总结。希望通过本文对双曲拱桥加固措施的探讨,能对同类桥梁的加固提供一定的指导和借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 双曲拱桥的概况
• 1.2 粘贴钢板加固法
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 双曲拱桥病害调查及成因分析
• 2.1 双曲拱桥各种病害调查
• 2.1.1 桥面系病害
• 2.1.2 腹拱病害
• 2.1.3 主拱圈病害
• 2.1.4 侧墙病害
• 2.1.5 墩台及基础病害
• 2.1.6 裂缝宽度调查
• 2.1.7 裂缝出现部位调查
• 2.1.8 拱肋混凝土强度调查
• 2.2 双曲拱桥建模方法
• 2.2.1 有限元方法简介
• 2.2.2 桥梁计算软件MIDAS/Civil
• 2.2.3 MIDAS/Civil梁单元
• 2.2.4 双曲拱桥主拱截面换算方法
• 2.2.5 按平面有限元理论建立双曲拱桥计算模型
• 2.3 拱肋病害成因分析
• 2.3.1 拱肋的受力分析
• 2.3.2 桥墩（台）竖向沉降对拱肋开裂的影响
• 2.3.3 桥墩（台）纵向变位对拱肋开裂的影响
• 2.3.4 拱肋裂缝成因小结
• 2.4 横隔板的病害成因分析
• 2.4.1 横隔板的受力分析
• 2.4.2 横隔板的施工方法对其裂缝开展的影响
• 2.4.3 横隔板裂缝成因小结
• 2.5 拱波和拱板病害成因分析
• 2.5.1 实腹段和拱上横墙段拱波和拱板受力分析
• 2.5.2 考虑施工影响的拱波裂缝成因分析
• 2.5.3 拱波及拱板裂缝成因小结
• 3 双曲拱桥加固设计研究
• 3.1 双曲拱桥加固的基本原理
• 3.1.1 基本力学图式
• 3.1.2 加固基本原理
• 3.2 粘帖钢板法加固双曲拱桥
• 3.2.1 粘帖钢板法加固主拱圈的基本原理
• 3.2.2 粘帖钢板法加固主拱圈的设计要点
• 3.2.3 粘帖钢板法加固的材料与构造要求
• 3.2.4 粘帖钢板法加固的施工工艺
• 3.2.5 粘帖钢板法加固的所用钢板厚度的讨论
• 4 加固实例效果分析
• 4.1 双曲拱桥建模分析实例
• 4.1.1 结构建模计算
• 4.1.2 计算结果比较分析
• 4.2 动载试验项目及试验荷载确定
• 4.2.1 动载试验项目
• 4.2.2 动载试验荷载加载方式
• 4.3 测试截面及测点布置
• 4.3.1 测试截面
• 4.3.2 测点布置
• 4.4 主要测试步骤
• 4.5 主要测试仪器
• 5 动载试验结果与工作性能评定
• 5.1 桥梁外观检查结果
• 5.2 动载试验结果
• 5.3 庄浪河桥工作性能评定
• 5.3.1 庄浪河桥加固施工质量评定
• 5.3.2 庄浪河桥承载能力评定
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果