基于拱上恒载调整的拱桥加固改造技术研究

摘要

随着我国经济和交通事业的迅速发展，越来越多的桥梁发生老化、损坏现象，承载能力显著降低，危桥的数量也逐年增多低。在现有的30余万座桥梁中，危桥有1万多座，1/3以上的桥梁部分功能失效，其中西南地区的很多省市及山区又以拱桥为主，这些桥梁已经运营数十年，技术状况已不能满足行车安全和日益增长的交通量的需要。废除这些旧桥重建新桥耗资巨大，而且修建需大量时间，中断交通；采用安全可靠的旧桥加固改造与维修技术，则具有节省资金，减少工期，一般情况下不中断交通等优点。 研究拱桥的加固改造与维修技术，是一项意义重大的工作，不仅可以节省投资，收到良好的社会经济效益，对于西南边远山区来说，更具价值。因此，旧桥加固有着广阔的应用前景和深远的现实意义。 拱圈内力与拱轴线有很大关系，对于拱圈变形过大的拱桥，实际拱轴线往往与压力线偏离较大，此时如果只采用单一的截面增大或钢筋混凝土套箍技术进行加固，已经不能有效的改善拱圈的受力状况；必须对拱轴线或(和)压力线进行调整，使其尽量吻合，这样拱圈受力会趋于合理，真正达到加固目的。拱桥挠度理论的分析研究表明，可以通过调整拱上恒载自重，优化主拱的受力状态。 结合四川省平昌县秧田沟大桥的依托加固工程,阐明拱上恒载调整的内容、幅度和调整工序。通过加固前后桥梁实测拱轴线变化，加固前后的理论分析比较，以及荷载试验和应用实践的效果，表明该加固改造技术实用、可靠，可为我国同类桥梁的加固改造起到积极的借鉴作用。 结合四川省平昌县秧田沟大桥的依托加固工程，阐明拱上恒载调整的内容、幅度和调整工序。通过加固前后桥梁实测拱轴线变化，加固前后的理论分析比较，以及荷载试验和应用实践的效果，表明该加固改造技术实用、可靠，可为我国同类桥梁的加固改造起到积极的借鉴作用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究的目的、实用价值和理论意义

1.1.1研究的目的

1.1.2研究的实用价值

1.1.3研究的理论意义

1.2国内外研究现状

1.2.1增大主拱圈截面加固方法与技术

1.2.2粘贴加固方法与技术

1.2.3调整主拱圈内力加固方法与技术

1.2.4改变结构体系加固方法与技术

1.2.5体外预应力加固方法与技术

1.2.6减轻拱上建筑重量加固方法与技术

1.2.7墩台基础加固方法与技术

1.2.8桥面铺装层的维修加固

1.2.9我国目前桥梁加固设计存在的问题

1.3研究内容及取得的成果

1.4创新点

第二章基于全桥内力分析的拱上恒载调整的原理

2.1常规理论

2.2挠度理论

2.2.1基于挠度理论分析的基本假定

2.2.2基本结构

2.2.3恒载作用控制方程

2.2.4外载作用控制方程

2.3常规理论与挠度理论的分析比较

2.3.1拱脚推力、拱轴挠度及轴向力等因素的考虑

2.3.2弹性理论、线性挠度理论与非线性挠度理论

2.4拱上恒载调整的挠度分析理论及调整的适用性分析

2.4.1拱上恒载调整的挠度分析理论

2.4.2拱式桥梁使用现状分析

2.4.3恒载调整的适用性分析

2.5小结

第三章基于拱上恒载调整的桥梁加固改造潜力分析

3.1拱式桥梁主拱圈的病害分析

3.1.1主拱圈的常见裂缝

3.1.2主拱圈的永久性变形

3.2拱上恒载的调整方法

3.3典型桥型的调整潜力分析

3.3.1典型实腹式拱桥的调整潜力分析

3.3.2典型空腹式拱桥的调整潜力分析

3.4基于拱上建筑材料调整的调整潜力分析

3.4.1常规拱上材料与轻质材料的分析比较

3.4.2拱上建筑材料的调整方法

3.4.3典型拱桥的调整潜力分析

3.5不同承载力现状下的调整潜力分析

3.5.1不同承载力现状下的调整方法

3.5.2承载力现状一般的典型拱桥的调整潜力分析

3.5.3承载力降幅较大的典型拱桥调整潜力分析

3.6小结

第四章基于拱上恒载调整的加固设计与施工技术

4.1拱上恒载调整的原则

4.2恒载调整过程中的内力分析

4.3恒载调整的应用程序及实施工序的优化设计

4.3.1恒载调整的实施方法

4.3.2恒载调整的设计程序

4.3.3恒载调整施工工序的优化设计

4.4基于恒载调整加固拱桥的综合整治改造技术

4.4.1高压灌浆技术

4.4.2锚喷技术

4.4.3钢筋混凝土套箍技术

4.4.4粘贴钢板加固技术

4.4.5碳纤维加固技术

4.5基于拱上恒载调整加固拱桥的施工工艺及工序

4.5.1恒载调整加固改造的施工工艺

4.5.2恒载调整加固改造的施工工序

4.6小结

第五章依托工程

5.1工程概况

5.2恒载调整改造的内容、实施工序和关键性技术

5.2.1恒载调整的内容和幅度

5.2.2基于拱上恒载调整的加固实施工序

5.2.3基于拱上恒载调整加固改造的关键性技术

5.3恒载调整前后的桥梁拱轴线及内力变化分析比较

5.3.1拱轴线变化比较分析

5.3.2恒载及最不利荷载组合作用下的主拱圈边缘应力比较

5.4荷载试验及成果分析

5.5加固效果评估

5.6小结

第六章结论

6.1本文的主要工作及结论

6.2需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文