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空腹式石拱桥维修加固方法及承载能力评价研究
| 论文题名： | 空腹式石拱桥维修加固方法及承载能力评价研究 |
| 关键词： | 空腹式石拱桥;运营荷载;承载能力;维修加固;有限元分析;评定方法 |
| 摘要： | 随着交通量及车辆负载逐年增大，早期的石拱桥处于超负荷状态，出现各种形式的病害。作为山西省一条重要的运煤通道，国道G208交通量繁忙，而且存在严重的超载问题。由于汽车超载对桥梁的使用功能与安全功能都带来了严重隐患，因此，检测并加固存有问题的桥梁具有重要的现实意义。 本文以国道G208山西运煤通道的一座空腹式石拱桥的维修加固为例，分析了该桥的主要病害，提出了针对性的加固方案；基于有限元方法进行了桥梁加固前后各个阶段的力学分析；最后基于24小时实测交通量进行了加固后桥梁的承载能力评价。研究内容集中在三个方面。第一，分析了该空腹式石拱桥的具体病害情况，确定了发生病害的内在与外在原因；提出了针对性的加固设计方案。第二，基于MIDAS有限元分析软件建立了全桥有限元模型，进行了加固各个阶段的有限元模拟分析，给出了温度以及活载作用下的桥梁结构位移值；对比了三铰拱与两铰拱在自重作用、温度荷载、重车荷载作用下的结构应力；模拟分析了三铰拱的破坏过程。第三，对比了我国与美国在桥梁承载能力评定方法上的差异；基于实测最不利车辆荷载工况，依据规范规定的荷载组合进行了桥梁腹拱的承载能力评价。 研究认为，空腹式石拱桥腹拱出现下挠错位现象的内部原因在于拱顶拱铰脆弱，外部原因在于超载现象严重及冬季低温效应。基于上述两方面原因，本文提出加大立墙截面，改三铰拱为两铰拱，增厚拱圈，更换拱腹伸缩缝等结构措施，有限元分析验证该方案有效。另外，本文所研究桥梁的三铰拱拱顶铰功能已经基本失效，拱圈对拱顶的约束能力较差，在重车作用时，拱顶下挠严重。交通调查数据检验了本文主要结论。通过连续24小时的交通流调查发现，车速统计规律符合正态分布，车重的统计规律基本符合伽马分布。经计算，在最不利车辆荷载工况下，加固后的桥梁四分点和拱顶截面的承载能力满足要求。 |
| 作者： | 罗晓英 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡兆同;高传贤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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