增大截面法加固拱桥承载力验算方法研究

摘要

随着经济的发展，道路交通量和车辆荷载的大幅度增加，我国上个世纪六、七十年代甚至更早修建的桥梁已产生严重破坏，成为交通运输的潜在隐患。拱桥在其中占据了相当大的数量。限于资金和材料的紧缺，采取投资较少、施工工期短、又能缓解当前运输紧张状态的加固措施是最经济适用的选择。主拱圈是拱桥主要的承重结构，也是拱桥加固的重点。本文总结了拱圈的病害及破坏原因。增大拱圈截面面积加固法是目前拱圈加固的常用方法之一。但在理论研究上，对增大截面法加固后的新拱圈极限承载力验算方法仍是个备受关注的问题。 至今，增大截面法加固拱桥承载力验算方法主要有容许应力法、现行圬工规范提供的承载力计算方法以及最近颁布的《公路桥梁加固设计规范》提供的承载力验算方法。由于现行规范已经修改成基于可靠度理论的承载力验算方法，容许应力法不再适用。而《公路圬工桥涵设计规范》提供的承载力验算仅适用于组合截面无初应力状态。《公路桥梁加固设计规范》给出的增大截面加固钢筋混凝土受压组合构件承载力验算方法非常巧妙地解决了初应力问题，但只是针对钢筋混凝土截面而言，对于圬工拱桥则不适用。 本文着重介绍了《公路桥梁加固设计规范》增大截面法加固钢筋混凝土受压组合构件承载力验算方法。同时通过理论分析和公式推导，以无初应力下的组合截面极限状态设计为基础，针对圬工拱圈抗拉性能上的限制以及老拱圈承担新加截面自重的特点进行分析，得出了一套验算方法。并采用空间有限元软件ANSYS进行了建模验证，补充了《公路桥梁加固设计规范》的内容。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章概述

1.1桥梁加固的意义

1.2桥梁加固研究现状

1.3本文研究的主要内容

第二章拱桥特点、拱圈常见病害及加固方法

2.1拱桥特点及破坏原因

2.1.1拱桥及其特点

2.1.2拱桥病害及破坏原因

2.1.3旧桥设计计算原则及加固的特点

2.2拱圈常见的病害及破坏形式

2.2.1拱圈开裂

2.2.2拱轴线变形

2.2.3石材、混凝土的材料病害

2.2.4钢筋锈蚀

2.3拱圈加固的方法

2.3.1增大截面面积加固法

2.3.2粘贴加固法

2.3.3改变结构体系加固法

2.3.4外部预应力加固法

2.3.5减轻拱上建筑重量加固法

2.3.6释能法

2.4本章小结

第三章拱圈增大截面加固承载能力计算理论及现有方法

3.1计算理论

3.1.1加固前后拱圈的受力特点

3.1.2复合截面的基本假定

3.2现有的拱圈增大截面加固法承载力验算方法

3.2.1拱圈加固厚度拟定

3.2.2增大截面的截面性质计算

3.2.3容许应力法

3.2.4新加固规范规定的复合截面计算方法

3.3增大截面加固圬工拱圈承载能力验算新方法的迫切需要

3.4本章小结

第四章增大截面法加固圬工拱桥承载力计算方法推导

4.1计算分析的依据

4.2基本假定

4.3增大截面法加固圬工拱承载力验算方法

4.3.1理论原理——组合截面在无初应力状态下的结构抗力

4.3.2圬工拱桥拱圈增大截面加固法承载能力验算方法推导过程

4.3.3本章小结

第五章有限元模型验证新方法

5.1有限元及ANSYS的概述

5.2建模与求解

5.2.1建模步骤

5.2.2计算结果输出

5.3模型计算结果同新方法计算结果对比分析

5.4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