敖汉双曲拱桥加固及提载技术研究

摘要

旧双曲拱桥在使用多年后，主拱圈变形和钢筋混凝土材料的老化影响了双曲拱桥的承载能力。但双曲拱桥本身具有一定的超载潜能，只要找到病害的原因，进行相应的处治，其大多数是可以继续运营的。一方面能节省大量投资，收到良好的社会经济效益；一方面可通过维修和改造旧桥，可以消除安全隐患，提高公路通行能力和服务水平。 本文根据钢筋混凝土非线性有限元的工作原理，利用有限元软件ADINA对敖汉桥的加固、提载进行了理论分析。采用平面杆系单元进行结构的承载力检算，采用3D实体单元进行梁体荷载响应模拟。有限元的应用，充分考虑了材料的老化、主拱圈变形等因素，为桥梁结构加固提供科学的设计指导。 论文针对桥梁上部结构病害情况提出了合理的加固方案：拱背补强法，并为结构加固设计进行了理论推导。加固方案中使用了膨胀混凝土，弥补了普通混凝土用于结构补强收缩的缺陷，并论述了膨胀混凝土的加固机理和配合比试验。对敖汉桥的中墩采用预应力锚索配合喷射混凝土技术进行加固，有效的增大了中墩抗推刚度，减小了拱脚水平位移。 最后通过有限元程序ADINA对桥梁加固效果进行了模拟，结合敖汉桥的荷载试验进行数据比较，得出桥梁加固和理论计算的结论。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1双曲拱桥梁概述

1.1.1双曲拱桥梁的发展与现状

1.1.2双曲拱桥的结构特点

1.1.3双曲拱桥的常见病害

1.1.4危旧双曲拱桥加固维修的研究意义

1.2危旧双曲拱桥承载能力检算方法

1.2.1桥梁的横向分布系数

1.2.2拱式拱上建筑的联合作用

1.2.3连拱作用对检算的影响

1.2.4桥梁承载力的确定

1.3危旧双曲拱桥加固一般原则和方法

1.3.1危旧双曲拱桥加固的一般原则

1.3.2加固常用的加固方法

1.4敖汉桥桥况调查与加固要求

1.4.1敖汉桥现状调查

1.4.2桥梁加固提载的要求

1.5论文的主要内容

2敖汉桥承载能力的有限元法分析

2.1有限元法及ADINA程序介绍

2.1.1有限单元法在桥梁结构分析中应用

2.1.2 ADINA程序简介

2.2桥梁检算有限单元的工作原理

2.2.1平面杆系单元

2.2.2实体3D单元

2.2.3钢筋混凝土有限元模型

2.3有限元材料模型及求解非线性控制

2.3.1混凝土材料本构及破坏准则

2.3.2钢筋材料本构及破坏准则

2.3.3有限元求解的非线性控制

2.4桥梁结构承载力检算

2.4.1敖汉桥承载力检算荷载

2.4.2平面杆系单元检算拱圈承载力

2.4.3 3D实体单元模拟荷载响应

2.4.4敖汉桥检算结论

3敖汉桥加固方案

3.1主拱圈的补强加固

3.1.1拱圈修补处理

3.1.2补强钢筋的设置

3.2膨胀混凝土应用

3.2.1膨胀混凝土的工作机理

3.2.2膨胀混凝土配比试验

3.3拱上建筑及桥面系

3.4桥墩加固

4敖汉桥加固效果分析

4.1静力荷载试验

4.1.1试验测试截面

4.1.2荷载工况与加载

4.2敖汉桥三维实体的有限元仿真模拟

4.3桥梁拱顶挠度及横向分布系数

4.3.1试验荷载作用

4.3.2单位荷载作用

4.4桥梁拱脚水平位移

4.5主拱圈测试截面应变分析

4.6动力荷载试验

4.6.1试验工况

4.6.2试验过程

4.6.3动载试验成果

4.7加固后敖汉桥技术评定

4.8理论计算及试验总结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

5.3进一步研究内容

致谢

参考文献