南京石臼桥上部结构加固方案设计研究

摘要

改革开放以来，我国桥梁建设领域取得了丰硕的成果。但是，在不断建设新桥的同时，大量的旧桥急需进行加固，尤其是在一些县乡低等级公路中，大量的中小跨径桥梁由于设计荷载不足且缺乏维修保养，桥梁承载能力堪忧。如果能够找到一种适用于中小跨径桥梁的性价比最高的加固方法，不仅可以大量的节约投资，有效的利用资源，而且可以取得更好的社会效益。
　　本文以南京石臼桥为例，对桥梁上部结构加固方案进行了研究，主要内容包括：1、探讨了如何对旧桥承载能力进行鉴定；2、用Midas civil软件对桥梁的加固目标进行了计算；3、以《公路桥梁加固设计规范》为依据，分别采用增大截面法，粘贴钢板法，粘贴碳纤维法，体外预应力法，对南京石臼桥进行了加固方案设计；4、用 ANSYS软件对桥梁加固效果进行了有限元分析；5、运用价值工程对加固方案进行功能成本分析，综合考虑了施工成本，封闭交通成本，维护成本，选择了该桥性价比最高的加固方案。
　　最后，本文给出了结论：1、增大截面法不仅承载力提高系数大，施工成本和维护成本也是最低的，当交通量不大，可以不考虑封闭交通造成的影响时，增大截面法将是一种性价比最高的加固方法。2、粘贴钢板法，在现阶段中小跨度简支梁桥加固中，当封闭交通造成的影响必须加以考虑时，粘贴钢板加固法是一种性价比最高的加固方法，而且施工技术简单，便于推广。3、粘贴碳纤维法，其施工成本较高，但是后期的维护成本较少，仅次于增大截面法，当需要封闭交通时，其也是一种方便快捷的加固方法。不足之处在于，由于自身强度无法得到充分发挥，对结构承载力提高幅度是受限的。如果能够对碳纤维布施加预应力，则可以大幅提高结构的承载能力，那时粘贴碳纤维布将成为一种性价比最高的加固方法。4、体外预应力加固通过改变原结构受力体系，可以极大的增强原结构承载能力，而且维护费用要低于粘贴钢板法，也是一种性价比很高的加固方法，不足之处是对于原桥的材料强度现状要求较高，尤其是锚板处，转向块的位置，将存在很大的应力集中现象，可能会出现局部破坏，导致整个结构破坏。在一些结构保存较好的桥梁加固中，体外预应力加固将是可以与粘贴钢板法媲美的性价比最高的加固方法。5、随着科学技术的发展，中小跨度桥梁的最优加固方案也会不断发生变化。但是，仍然可以通过价值工程进行功能成本分析的方法来对具体的桥梁加固案例来研究，选择一种性价比最高的加固方案。

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第1章 绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3桥梁加固技术简介

1.4存在的问题

1.5研究目标和主要研究内容

第2章 旧桥承载能力的评定

2.1经验评定法

2.2综合分析计算法

2.3荷载试验法

2.4桥梁实例

第3章 桥梁加固方案设计

3.1总则

3.2增大截面法

3.3粘贴钢板加固法

3.4粘贴碳纤维加固法

3.5体外预应力加固法

3.6本章小结

第4章 桥梁加固有限元分析

4.1单元简介

4.2材料特性

4.3建模

4.4非线性收敛控制

4.5有限元模型

4.6有限元分析结果

4.7数值分析结果与理论计算结果对比

4.8本章小结

第5章 基于综合成本的加固方案优选

5.1价值工程的概念

5.2价值工程的特点

5.3加固费用

5.4功能成本分析

第6章 结论与展望

参考文献

致谢