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原文传递拱桥荷载性能及加固方法的研究

论文题名：	拱桥荷载性能及加固方法的研究
关键词：	双曲拱桥;荷载性能;加固技术;静载试验;横向分布系数;有限元模拟
摘要：	随着我国经济的迅速发展，交通量的迅速增大，尤其是超重车辆的迅速增加，致使早年修建的拱桥出现了各种不同程度的病害，绝大多数已成为危桥。如果将其全部拆除重建，不但重建工程花费巨大，而且严重影响公路的正常运行。因此，研究拱桥的荷载性能和加固方法就显得尤为重要。　　本文结合工程实例，借助空间有限元程序MIDAS，在静载试验基础上，着重研究双曲拱桥荷载横向分布计算方法和加固方法。　　在荷载横向分布的计算方面，采用弹性支撑连续梁法、横向平面杆系有限元法、修正比拟正交异性板法和空间梁板单元法都是可行的。弹性支撑连续梁法计算的横向分布系数与试验值之比在0.96～1.02之间，不考虑扭转刚度的弹性支撑连续梁法计算的横向分布系数更为准确，比值在0.97～1.01之间。横向平面杆系有限元法能准确的反应桥梁实际的横向受力状态，突破了弹性支撑连续梁法不能计算双曲拱桥横向联系的弱点，考虑了拱肋竖向刚度、扭转刚度以及拱波的开裂，比值在0.98～1.02之间。修正比拟正交异性板法考虑了双曲拱桥边肋和中肋刚度的不同，对边肋和中肋的横向分布系数进行了修正，比值在0.93～1.02之间。空间梁板单元法考虑了拱波的开裂，比值在0.96～1.03之间。　　在加固方面，不考虑拱上建筑的联合作用，提出锚喷混凝土、粘贴钢板-碳纤维、减轻拱上建筑恒载重量等三种加固方案。方案一增大了恒载内力，对于公路-Ⅰ级来说，拱脚截面需要锚喷120mm混凝土，L/4截面需要锚喷80mm混凝土，拱顶截面需要锚喷60mm混凝土。方案二相当于将拱肋做成变截面拱。加固后起到了使拱顶截面“卸载”的作用，拱顶截面正弯矩减小，拱脚截面负弯矩增大。能够充分发挥材料的强度，又不造成浪费。方案三有效减少恒载内力，尤其是拱肋的轴力。但还需在全拱上缘浇筑100mmC30混凝土才能使全拱承载力满足要求。　　研究表明，在计算横向分布系数的四种方法中，不考虑扭转刚度的弹性支撑连续梁法和横向平面杆系有限元法的计算精度较高，计算过程也较为简单，横向平面杆系有限元法在模拟桥梁横向受力状态方面具有突出的优势，今后值得推广。在三种加固方法中，粘贴钢板-碳纤维法受力合理，能充分发挥材料的强度，又不造成浪费，值得推广。
作者：	高越
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	孙全胜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北林业大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文