基于实桥破坏性试验的双曲拱桥极限承载力研究

摘要

自双曲拱桥这种桥型在我国诞生以来,由于其拱桥以其跨越能力大、承载能力高、工程造价低、养护维修费用少、桥型美观等特有的优势在公路桥梁建设中得到了广泛应用。但由于交通量的不断加大,超重、超载现象日益严重,设计标准偏低等原因,双曲拱桥在在实际运营中,出现了不同程度的病害和损伤,在役双曲拱桥的承载能力评定工作已变得日益重要,因此有必要通过理论分析及荷载试验等方法对双曲拱桥的极限承载力进行评估,该研究对桥梁的极限状态、承载潜力、安全储备、剩余寿命以及在役桥梁的合理利用具有重大的理论和现实意义。
　　本文依托河北省交通运输厅科技攻关项目“双曲拱桥破坏性试验及拆除安全控制关键技术研究”,通过对河北省邯郸市武安县矿山双曲拱桥进行破坏性试验,进行国内首例大规模钢筋混凝土双曲拱桥破坏性试验,全面分析双曲拱桥的受力及破坏全过程、破坏机理及破坏特征,采集桥梁在分级加载至破坏全过程的应力、挠度、裂缝以及极限承载力等数据,从而为双曲拱桥的极限承载能力评定方法研究提供依据,检验现有桥梁结构构造设计的合理性。
　　本文利用有限元程序MIDASCIVIL建立了空间有限元分析模型,利用MIDASFEA对实桥试验进行全过程仿真计算分析,获取桥梁试验全程的变形、应力、裂缝等结构响应发展规律,对桥梁应力(内力)、应变、位移以及裂缝的发展规律进行研究,分析矿山桥在跨中加载全过程钢筋和混凝土应力、变形及裂缝发展规律,研究钢筋混凝土双曲拱桥仿真分析中材料本构模型、建模及计算方法等相关关键技术,为今后同类桥梁极限承载力计算分析提供参考;并与现场试验值进行对比分析,对计算模型的适用性进行验证,为今后使用有限元方法对同类桥梁的承载力分析提供参考。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 双曲拱桥概述

1.3 极限承载能力研究现状

1.4 破坏性试验发展现状

1.5 本文主要研究工作

第二章 双曲拱桥极限承载力有限元分析理论

2.1 桥梁结构极限承载力

2.2 有限单元法的基本理论

2.3 有限元分析在双曲拱桥分析和仿真中的应用

2.4 双曲拱桥极限承载力有限元法

2.5 小结

第三章 依托工程理论计算分析

3.1 工程概况

3.2 中跨整体有限元仿真模拟及最佳加载区域分析

3.3 非线性MIDAS/FEA实体模型建立及分析

3.4 极限承载力分析

3.5 小结

第四章 依托工程试验方案及实施

4.1依托工程

4.2依托工程外观检查

4.3试验方案

4.4小结

第五章 有限元计算结果与实测结果对比分析

5.1实测结果

5.2实测结果与理论计算结果对比分析

5.3小结

第六章 结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢