区域约束混凝土在拱桥加固中的可行性分析

摘要

本文基于区域约束混凝土在房屋建筑结构中的研究成果，探索其在拱桥加固中应用的可行性。根据大量学者的研究成果，区域约束混凝土可用于受压、受弯和受扭等结构构件，能较好地改善混凝土构件的力学性能。本文主要结合双曲拱桥、桁架拱桥这两类拱桥加固工程，采用有限元分析方法把区域约束和普通钢筋混凝土应用到拱桥增大截面法中进行对比分析。 文章首先介绍了我国拱桥发展的五个阶段，说明了拱桥在我国桥梁史上的重要地位。列举了部分拱桥存在的外观病害和承载力不足的问题，阐述了拱桥加固的必要性。根据拱桥结构形式和结构受力状态介绍了不同的拱桥加固方法。通过查阅文献，简述了区域约束混凝土抗压强度计算理论及国内外研究现状和本文研究的意义。 采用Midas Civil有限元软件分别对贵州省210国道双曲拱桥和都匀桁架拱桥进行建模计算，得到拱肋在自重和汽车荷载作用下的内力情况。截取距拱脚5m范围内的拱肋，采用Midas FEA有限元分析软件进行实体建模。对贵州省210国道双曲拱桥采用普通钢筋混凝土增大截面法和区域约束混凝土增大截面法加固的拱肋分别进行了线弹性分析、线性屈曲分析和静力非线性分析，对贵州省都匀桁架拱桥采用普通钢筋混凝土增大截面法和区域约束混凝土增大截面法加固的拱肋进行了静力非线性分析。 在弹性阶段，对于双曲拱桥通过对比两种加固方式结构的位移变形和应力大小，发现两种加固方式的加固效果基本相同。在塑性阶段，对于双曲拱桥和桁架拱桥，区域约束混凝土相比于普通钢筋混凝土在增大截面法加固拱桥拱肋中，可以减小原桥拱肋混凝土的拉应力以及加固拱肋混凝土中箍筋的拉应力和纵向钢筋压应力，提高拱肋加固混凝土的压应力，这对结构是有利的，可以充分利用区域约束混凝土抗压强度高的特性，静力额分析结果表明区域约束混凝土增大截面法加固双曲拱桥和桁架拱桥拱肋具有一定可行性研究价值，本文分析结论可供工程借鉴和参考。

目录

第一章 绪论

1.1 混凝土拱桥概述

1.1.1 拱桥的发展

1.1.2 拱桥的病害

1.1.3 拱桥加固方法

1.2 区域约束混凝土研究现状

1.2.1 区域约束混凝土基本理论

1.2.2 区域约束混凝土研究现状

1.3 本文研究内容及意义

第二章 有限元分析及增大截面法加固基本理论

2.1 有限元分析基本理论

2.1.1 有限元分析软件简介

2.1.2有限元基本原理

2.1.3 箍筋约束效应计算模型

2.2 增大截面法加固拱桥基本理论

2.2.1 轴心受压加固计算

2.2.2 偏心受压加固计算

2.3 本章小结

第三章 双曲拱桥工程实例分析

3.1双曲拱桥简介

3.2 双曲拱桥算例概况

3.3 Midas Civil全桥模型

（1）建立Midas Civil模型

（2）结构内力分析

3.4 Midas FEA加固模型

3.4.1 建模过程

3.4.2 箍筋约束形式

3.5 模拟分析结果

3.5.1 线弹性分析

3.5.2 线性屈曲分析

3.5.3 结构非线性分析

3.6 本章小结

第四章 桁架拱桥工程实例分析

4.1 桁架拱桥简介

4.2 桁架拱桥算例概况

4.3 Midas Civil全桥模型

（1）建立Midas Civil模型

（2）结构内力分析

4.4 Midas FEA加固模型

4.4.1 箍筋约束形式

4.4.2 建模过程

4.5模拟结果分析

（1）变形对比分析

（2）应力对比分析

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果

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