部分斜拉体系加固大跨PC刚构-连续组合桥梁仿真分析

摘要

随着经济的迅速腾飞，日益增加的交通量带给桥梁建设者更大的责任，同时也对许多已建桥梁承载力提出更高的要求。对于一些已投入使用的大跨径桥梁虽然满足结构性能要求，但仍然出现了损害结构使用的病害，尤其是一些大跨预应力混凝土刚构-连续梁组合桥梁，出现较大的次边跨、中跨下挠以及箱梁斜裂缝等病害，直接威胁桥梁结构的运营寿命，对该类桥梁加固研究成为行业工作热点。
　　本文归纳、总结了国内外在桥梁病害加固设计中取得的研究成果，并综合考虑了传统加固方法加固大跨刚构-连续组合桥病害的优劣，分析探索部分斜拉变体系加固方法在实际工程中的应用。以宁夏某T构加固为依托，提出并推导了部分斜拉体系静力、动力两种荷载模式下的力学公式，并加以验证。
　　本文依托山东某黄河特大桥，该桥自1993年建成通车后，运营期间中出现严重下挠、腹板斜裂缝问题，先后进行体外预应力加固以及部分斜拉体系加固。基于上述实际工程背景，开展如下分析研究工作：
　　1．采用MIDAS/CIVIL结构分析软件建立全桥结构离散模型，对原有结构桥梁进行构造及设计参数验算；并在实际桥梁检测报告的基础上，针对实际加固前桥梁状态的模拟，着重进行了预应力时效损失的位移分析、既有腹板裂缝条件下刚度分析以及刚度与徐变耦合分析，确定损伤参数，提出基于时变效应下的损伤模型，以此模拟原结构加固前实际状态。
　　2．在正确模拟结构加固前实际状态的前提下，建立杆系单元模型，对体外预应力加固、部分斜拉体系加固的极限状态进行验算。分析得出体外预应力的加固效果不明显，并不能有效的改善结构跨中下挠问题；部分斜拉体系加固则在改善主梁跨中下挠问题上效果显著，且整个加固过程中、加固后箱梁顶、底板应力均在规范范围内，应力储备较大，并以此来指导实际加固工程施工。
　　3．在包络设计原则的前提下，提出不同损伤刚度条件下部分斜拉体系加固的参数分析，通过分析不同刚度下部分斜拉体系加固参数如塔高、索力等，得到不同损伤刚度下各个参数加固取值范围，为设计人员对部分斜拉体系加固的参数选择提供帮助。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 大跨刚构-连续梁组合桥梁的发展及病害现象

1.2 刚构-连续梁组合桥梁加固问题的提出

1.3 部分斜拉体系加固桥梁的国内外研究现状

1.4 本论文的主要工作

第二章 部分斜拉法加固的力学计算

2.1 部分斜拉体系加固的静力原理计算

2.2 部分斜拉体系加固的活载原理计算

2.3 有限元检算

2.4 本章小结

第三章 大跨PC刚构-连续梁组合桥梁损伤仿真分析

3.1 原桥设计性能分析

3.2 桥梁结构性能损伤仿真分析

3.3 本章小结

第四章 损伤刚度下的原结构桥梁加固分析

4.1 依托实际工程历史加固

4.2 实际桥梁体外预应力加固分析

4.3 实际桥梁部分斜拉体系加固分析

4.4 不同损伤模拟刚度下的模型分析

4.5 不同损伤刚度的部分斜拉体系加固参数优化分析

4.6 本章小结

第五章 加固后荷载试验校验

5.1 斜拉索恒载索力测试

5.2 静载试验

5.3 动载试验

5.4 托梁托架试验分析

5.5 加固前后荷载试验结果对比

5.6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢