耒阳市东洲公园人行悬索桥试验与加固设计研究

摘要

人行悬索桥以其优美的线型、新颖的外观以及选址灵活等优点在山区和旅游景点都得到广泛的应用。但该类桥梁的刚度较小，使用中的抗风险能力偏小，为了确保其运营期间的安全性，日后维修与加固就显得尤为重要。耒阳市东洲公园人行索桥跨度111.58m，2001年建成交付使用，使用期间由于洪水浸泡锚碇加之使用荷载加大等因素影响，桥梁出现了索夹滑移、吊杆偏移、锚碇变位、刚度下降等系列病害，本文以该工程为背景，结合桥梁检测和加固维修设计开展了相关研究工作。主要内容有:
　　1.组织并实施该桥的检测工作，包括外观检测、病害调查、线形测量、主缆索力测量、吊杆力测量、动力特性测试等，以获取该桥的现状资料以弥补该桥竣工资料丢失的不足，为对该桥进行性能评定、开展力学分析和加固设计奠定基础。
　　2.利用Midas软件建立了该桥的空间有限元模型实施计算机仿真分析:由于该桥的实测主缆线形与原设计线形存在较大的区别，以实测资料为基础，以实测线形和索力为目的，通过模型试算得出与实测结构相吻合的结构计算模型，据此开展理论分析和加固设计计算。
　　3.针对本桥设置了抗风缆索的特点，采用有限元法分析了风缆的作用效应及其对对全桥刚度的贡献，进而论证了该桥加强风缆的必要性。
　　4.原结构设计的索夹在使用中出现了索夹滑移，导致吊杆形成偏移现象，结合加固设计拟提高结构桥面刚度的技术思路，对索夹结构、吊杆面积、换索方法和工艺等进行研究，提出了一套新型人行索桥索夹结构。
　　5.对水浸泡条件下的主缆锚锭进行基础受力分析与变位分析，从理论上研究该条件下对锚锭的影响，并提出了具体的加固措施。
　　6.基于以上理论分析，提出了该桥加固设计的全套技术措施，加固后的效果良好。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 人行悬索桥的发展历史及现状

1．1．1 悬索桥发展概况

1．1．2 人行悬索桥的特点及其基本构造

1．2 人行悬索桥病害加固及其技术研究

1．3 本文的工程背景

1．4 本文主要研究内容

1．4．1 主要的研究思路

1．4．2 主要的研究内容

2 试验研究与性态分析

2．1 检测目的、方法和内容

2．1．1 检测目的

2．1．2 检测方法

2．1．3 主要检测内容

2．2 结构使用状态调查

2．2．1 设计与竣工资料收集

2．2．2 结构刚度损伤事件调查

2．2．4 锚锭设施的损伤调查

2．2．5 桥梁病害调查

2．3 线形及坐标测量

2．3．1 锚碇的坐标及标高

2．3．2 主缆线型

2．3．5 桥面标高

2．3．6 抗风缆坐标及标高

2．3．7 吊杆倾斜度

2．4 主缆索力及吊杆索力测量

2．4．1 锚碇侧主缆索力

2．4．2 主跨主缆基频

2．4．3 吊杆索力

2．5 动力性能测试

2．6 本章小结

2．6．1 主要检测结论

2．6．2 结构刚度下降成因分析

3．成桥状态模型的确定与结构分析

3．1 成桥状态有限元模型的建立

3．1．1 有限元模型的建模思路

3．1．2 单元类型

3．1．3 边界条件

3．2 主缆原始索型的反馈分析

3．4 成桥状态模型分析结果

3．4．1 主缆索力

3．4．2 吊杆内力

3．4．3 主缆线形

3．5 本章小结

4 加固设计理论分析与措施研究

4．1 风缆结构与计算模型

4．1．1 风缆布置

4．1．2 抗风缆模型

4．2 抗风缆索效应分析

4．2．1 静风效应分析

4．2．2 动力特性分析

4．2．3 加固风缆的效应分析

4．3 索夹滑移分析和结构改进

4．3．1 原索夹设计

4．3．2 新索夹设计

4．4 吊杆换索设计研究

4．5 水浸泡条件下锚锭基础力学性能分析与加固

4．5．1 锚锭基础受力和变形分析

4．5．2 锚锭加固设计

4．5．3 锚锭加固效应分析

5 结论与展望

5．1 本文主要工作与结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢