加固后的中承式拱桥荷载试验及有限元模型修正研究

摘要

桥梁作为国民经济的通道咽喉，其技术状况的好坏与国家经济效益相关。伴着我国桥梁数目日趋增多，一些桥龄已高的桥梁，受当时的施工水平、环境侵蚀、材料老化等多种影响，往往出现这样或那样的病害与损伤。与此同时，交通量不断的增长和车辆载重不断增大，也对桥梁的通行能力和承载能力产生一定威胁。若不对桥梁结构进行安全性分析和维修加固，会发生桥梁的突发事故，这样会造成大量的资源浪费和难以估计的经济损失。本文针对一座钢-混组合桥面系中承式吊杆拱桥，结合其有限元理论分析、损伤病害的识别、静动载试验研究、模型修正，对其结构安全性分析中的关键技术问题进行研究，即有限元理论分析的静动力学性能（包含吊杆失效情况下结构安全性分析）。主要研究内容如下:
　　首先，基于桥梁结构的有限元理论分析，针对中承式吊杆拱桥是否考虑吊杆几何体系刚度的静动力特性，建立静动力有限元方程;通过考虑吊杆体系几何刚度并结合施工阶段以位移控制为主，采用空间有限元模型分析推导吊杆体系几何刚度矩阵和张力的计算公式。根据损伤特点以及对有限元模型分析的影响，通过外观检测出原桥桥梁的损伤和病害，实体检测出材料的强度和刚度，进行中承式吊杆拱桥的维修加固。对加固改造后的桥梁进行外观检测出损伤和病害，实体检测出材料的强度和刚度，正确的认识该桥的实际的状况，为有限元模型修正、理论分析提供依据。然后，根据桥梁结构模态参数识别理论，组织动静力荷载试验，运用谱峰值识别法对桥梁结构模态参数进行识别，通过静载试验研究确定桥梁结构的实际工作状态。最后，基于中承式吊杆拱桥的损伤病害和实测尺寸误差以及动载试验，对该桥的有限元模型进行修正;通过考虑吊杆体系几何刚度的有限元分析理论并结合施工过程，分析其静力性能;根据是否考虑吊杆体系几何刚度的有限元分析理论，分析和对比其动力性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 劲性骨架钢筋混凝土拱桥的研究现状

1．3 桥梁结构有限元模型修正的研究现状

1．4 桥梁结构模态参数识别的研究现状

1．5 本文研究的内容

第二章 中承式吊杆拱桥有限元理论分析

2．2．1 中承式吊杆拱桥的静力有限元理论分析

2．2．2 中承式吊杆拱桥的动力有限元理论分析

2．3 考虑吊杆几何刚度中承式吊杆拱桥的静动力有限元理论分析

2．3．1 吊杆体系的几何刚度矩阵

2．3．2 考虑吊杆体系几何刚度中承式吊杆拱桥的静力性能分析

2．3．3 考虑吊轩体系几何刚度中承式吊杆拱桥的动力特性分析

2．3．4 吊杆体系张力的计算

2．4 本章小结

3．1 概述

3．2 在役中承式吊杆拱桥工程概况

3．2．1 原桥工程概况

3．2．2 加固改造后工程概况

3．3 中承式吊杆拱桥的损伤特点及检测

3．3．1 中承式吊杆拱桥的损伤特点

3．3．2 外观检测

3．3．3 工程实体检测

3．4 中承式吊杆拱桥的维修加固

3．4．1 各构件维修加固

3．5 本章小结

第四章 中承式吊杆拱桥模态参数识别与动静载试验研究

4．1 概述

4．2 桥梁结构模态参数识别理论

4．2．1 模态参数识别频域法

4．2．2 传统频域方法识别结构模态参数

4．2．3 谱峰值识别法

4．3 动载试验

4．3．1 动载测试试验内容与试验工况

4．3．2 试验车辆

4．3．3 动载试验数据

4．3．3 动载试验分析与结论

4．4 静载试验

4．4．1 测试桥跨及主要内容

4．4．2 静载试验加载车辆

4．4．3 测试方法和测点布置

4．4．4 静载试验工况及车位布置

4．4．5 静载试验测试结果及分析评定

4．4．6 静载试验结论

4．5 本章小结

第五章 中承式吊杆拱桥有限元模型修正及模拟分析

5．1 概述

5．2 中承式吊杆拱桥的有限元模型修正

5．3 中承式吊杆拱桥的有限元模拟分析

5．3．1 有限元模型的建立

5．3．2 有限元模型静力性能分析

5．3．3 有限元模型动力性能分析

5．4 本章小结

结论

展望

参考文献

致谢

附录