用于桥梁加固的自释放预顶力弹性支撑结构研发及应用

摘要

坦拱桥是指矢跨比在1/5～1/30范围内的小矢跨比拱桥，力学性态带有梁式桥的倾向，因此造成这类拱桥加固难度增大，常规的拱桥加固技术难以达到理想效果。本论文主要针对此类桥型，鉴于旧桥加固市场中现有的弹性支撑结构造价偏高，制作工艺相对复杂，预顶力难于自行控制等缺点，并考虑拱式桥梁的普遍性、加固行业中加固理论水平的不足以及加固效果的重要性等，提出了自释放预顶力弹性支撑加固技术。旨在通过弹性支撑和原结构的共同作用，达到改善原拱桥力学性态、减小主拱圈在外荷载作用时的内力的目的。
　　 从对坦拱桥加固的有限元模型分析出发，并从温度、钢材疲劳、拱桥混凝土收缩徐变及几个因素的综合作用等影响方面深入研究了弹性支撑结构的力学性能和技术原理，为加固技术奠定了理论基础。支撑结构的设计技术阐述了结构各主要部分的细部构造及改进措施，分析了结构关键位置的施工措施和注意事项，这对以后支撑结构的生产施工提出了宝贵的建议和指导性的安检步骤。课题组进行了实际比例的弹性支撑试件的实体试验，提出了支撑结构预顶力与变形值的关系公式，为结构的控制技术提供了试验依据。通过依托工程成功实施该加固技术的案例，再次从实践方面论证了弹性支撑加固技术理论的正确性，并进一步总结、丰富和完善了该技术的技术原理、控制技术和施工技术等方面的研究。最后还通过模拟梁式桥梁的受力特征，提出了弹性支撑加固技术运用在梁桥的实施构想。
　　 论文的研究，创造性地提出了一种预应力弹性支撑结构，巧妙地解决了新老结构的协调变形问题，并保证了新旧结构的有效联结，提供了一种针对小矢跨比拱桥的加固方法。通过用于桥梁加固的自释放预顶力弹性支撑结构的研发及应用，对该结构的市场化和产业化有着实际意义，为今后同类型的加固工程提供了积极的借鉴作用。

目录

文摘

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声明

第一章 绪论

1.1研究目的、理论意义和实用价值

1.1.1研究目的和理论意义

1.1.2研究的实用价值

1.2国内外的研究现状及其发展动态

1.2.1增设支撑加固桥梁技术研究现状

1.2.2增设支撑加固拱式桥梁技术研究现状

1.2.3便于调节预顶力的自释放预应力弹性支撑结构介绍

1.3主要研究内容及取得的成果

1.4主要创新点

1.5本章小结

第二章 预顶力弹性支撑结构技术原理及设计技术

2.1预顶力弹性支撑结构技术原理研究

2.1.1温度对结构影响因素研究

2.1.2钢材疲劳对结构影响因素研究

2.1.3混凝土收缩徐变对结构影响因素研究

2.1.4各种因素对结构的综合影响研究

2.2预顶力弹性支撑结构设计技术研究

2.2.1更完善的支撑结构基本构造设计

2.2.2弹簧钢和其它构件材料的选择

2.2.3钢结构的疲劳寿命计算

2.2.4钢结构的焊接连接、螺栓连接等

2.3高强螺栓松动破坏的机理分析

2.3.1沿螺栓轴向力、冲击作用下的影响

2.3.2高强螺栓典型两阶段松动过程

2.3.3与螺栓轴垂直的横向动剪荷载、振动冲击的影响

2.3.4高强螺栓松动全过程探讨

2.3.5高强螺栓松动过程相关计算公式的提出

2.4本章小结

第三章 室内实体试验

3.1预顶力弹性支撑结构试验

3.1.1试验目的

3.1.2试验方案

3.1.3试验材料及仪器

3.1.4试验数据采集及结果

3.2本章小结

第四章 预顶力弹性支撑结构控制技术及施工技术研究

4.1影响支撑结构预顶力的相关因素分析

4.1.1支撑结构预顶力和结构变形值的关系研究

4.1.2各外界因素对结构预顶力和变形量的影响

4.2预应力弹性支座控制技术研究

4.2.1控制原则

4.2.2计算模式

4.3施工技术

4.3.1支撑结构的安装

4.3.2结构预顶力的释放工艺

4.3.3支撑结构的后期维护

4.4本章小结

第五章 应用于拱桥的依托工程及应用于梁桥的设想

5.1依托工程概况

5.2工程病害分析

5.2.1主拱圈拱轴线测量

5.2.2永久性挠度安全判定

5.2.3加固方案

5.3加固设计

5.3.1原桥承载力验算

5.3.2加固支撑点确定

5.3.3加固设计要点

5.4施工工艺

5.5技术经济性及社会效益

5.6工程实践加固效果评

5.7支撑结构应用于梁桥的设想及其推广使用

5.8本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文的主要工作和结论

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