旧实腹式拱桥承载能力及可利用性评定方法研究

摘要

目前大量的旧拱桥在公路上服役,其中旧实腹式拱桥设计荷载等级低,但使用状况良好.如何正确评定旧实腹式拱桥承载力及可利用性是当前公路改建中急需解决的问题.该文通过理论分析与模型试验研究实腹式石拱桥拱上结构联合作用的实际效果和内在规律,量化拱上结构各部分的联合作用程度.在试验模型的基础上,采用有限元计算方法,针对不同跨径和不同矢跨比的实腹式拱桥,进行了考虑拱上结构联合作用的承载潜力分析,研究了拱上结构联合作用机理和作用程度的更普遍规律.通过模型试验和有限元分析,对原有计算方法(等代拱法、弹性地基拱法)进行修正,提高了计算精度,简化了计算工作量.在实腹式石拱桥材料非线性分析中,采用连续性模型对拱圈及拱上结构的病害形式和病害成因进行分析,并对典型病害对桥梁承载能力的影响进行了研究.通过有限元反分析方法对旧石拱桥结构损伤的参数进行识别以及对旧石拱桥实际应力状态进行模拟.提出了基于拱上结构联合作用的承载潜力分析和旧石拱桥强度折减的直接参数法,可以用来初步判定旧石拱桥承载能力.

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第一章绪论

1.1石拱桥的发展

1.2实腹式拱桥设计计算发展现状

1.3现有设计计算方法存在的问题

1.4本文研究的内容和技术路线

第二章实腹式拱桥现有试验研究和计算理论分析

2.1实腹式拱桥模型试验研究

2.2现有计算方法综述

2.3石拱圈材料非线性研究现状

2.4旧石拱桥承载力评价的一般方法

第三章实腹式拱桥模型试验

3.1试验目的

3.2试验模型

3.3试验方法

3.4试验成果分析

3.5模型的破坏试验

第四章实腹式拱桥联合作用的有限元分析

4.1概述

4.2有限元模型的建立

4.3弹性模量E的模拟

4.4有限元模型计算成果分析

4.5联合作用的机理分析

4.6考虑拱上建筑联合作用的等代拱简化模型

4.7基于弹性地基拱法的有限元计算方法

4.8考虑拱上结构联合作用的承载潜力分析

第五章实腹式拱桥病害形式及成因分析

5.1概述

5.2实腹式拱桥损坏的主要表现形式

5.3石砌圬工材料破坏机理分析

5.4石砌体结构的有限元分析方法

5.5实腹式拱桥破坏形式及成因分析

5.6实腹式拱桥破典型病害坏形式计算分析

第六章旧实腹式拱桥承载能力及可利用性评定

6.1概述

6.2常用旧桥承载能力评定方法适用性分析

6.3静态参数识别法评价旧石拱桥承载能力

6.4直接参数法判定旧石拱桥承载能力

6.5旧实腹式拱桥可利用性评价

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及攻读学位期间参与的科研课题

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