钢板—混凝土组合结构在刚架拱桥加固中应用研究

摘要

自二十世纪70年代左右，刚架拱桥在中国首次出现，并广泛运用于桥梁建设中。改革开放后，经济的迅猛发展伴随着交通量剧增，从而使得重载超载现场越加频繁。一些在役刚架拱桥也因此长期处于带病状态运营，对行车行人的舒适和安全造成威胁。所以，避免旧桥拆除重建的昂贵费用，而探索一种有效的加固措施对刚架拱桥进行修复加固，具有重要的现实意义。 本论文主要工作，首先总结刚架拱桥的构造特点，分析各构件易见典型病害，并归纳出刚架拱桥的常用加固方法；第二，运用有限元分析软件ANSYS建立某现役刚架拱桥模型，同时根据该桥加固前静动载试验数据，对有限元模型参数进行修正，得出能反应该桥实际运营状况的有限元模型，再将该参数运用到Midas FEA中完成该刚架拱桥承载力分析；第三，根据现有加固方案和加固后静动载试验数据，建立加固后的有限元计算模型，通过将计算结果和实则结果对比分析，挠度和刚度吻合度良好，再次验证加固前修正模型的可靠性。第四，从改善刚架拱桥整体性出发，提出并采用新型加固方案，即钢板—混凝土组合结构加固方法，并运用Midas FEA在修正模型基础上建立加固后有限元模型，最后根据计算所得到的结果，来综合对比常规加固方法和钢板—混凝土组合加固法的优劣。 在分别对两种加固方法展开计算分析之后，钢板—混凝土组合结构加固法可大大提高桥梁整体性，安全系数增加明显，静载作用下挠度得到了很好的控制。通过计算数据对比两种加固方法，结果表明加固采用钢板—混凝土组合结构加固对该刚架拱桥整体刚度和强度均有明显提高，从而验证钢板—混凝土组合结构加固法，相比较原加固方案更具优势，大幅度提高桥梁整体刚度和承载力。此加固方案可为同类桥梁的加固修复提供参考依据。

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