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大跨度预应力混凝土桥状态反演及拆除精细化仿真
| 论文题名： | 大跨度预应力混凝土桥状态反演及拆除精细化仿真 |
| 关键词： | 大跨度预应力混凝土桥;拆除施工;状态反演;精细化仿真 |
| 摘要： | 为实现大跨度预应力混凝土桥拆除的安全可控，本文阐述了桥梁拆除的特点及存在的问题，总结了桥梁拆除精细化模拟方法，分析了桥梁病害成因及演化规律，建立了桥梁拆除动态监控预警机制，提出了在桥梁拆除前和拆除中状态反演动态修正恒载内力状态的新思路，开展了桥梁拆除阶段基于日照阴影识别的温度效应仿真分析，提高了桥梁拆除全过程结构状态预测和控制的精度。本文得到主要结论如下： （1）大跨度预应力混凝土桥拆除具有恒载内力状态不确定和施工状态不可控的特点，需要针对桥梁结构的构造、施工和服役环境特点制定专项拆除方案。借助三维激光扫描仪和全站仪进行数字重构，以精准掌握桥梁恒载分布状况、拆除梁段吊重及其他构造参数。通过ABAQUS三维实体模型进行拆除精细化仿真，有助于精准掌握桥梁结构恒载内力状态变化规律，实现桥梁拆除全过程的精准预测和控制。 （2）通过主梁跨中下挠状态反演的方法反向识别桥梁恒载内力状态，并将其与外观裂缝分布特征相互印证，可以进一步提高桥梁结构性能评估的准确度。梁体开裂与跨中下挠具有正相关性，梁体开裂不仅会削弱主梁刚度，同时会加速预应力钢束的锈蚀和损失，导致主梁跨中下挠加剧。通过预应力孔道微环境演化分析发现，箱梁底板和顶板预应力孔道结露概率存在显著的季节性差异和空间分布差异，揭示了不同预应力孔道间钢束锈蚀和损失存在差异的原因，有助于精细化评估结构真实有效预应力状况。 （3）由于桥梁结构性能的评估和预测具有较高的不确定性，难以制定合适的维修加固方案，以最优的方式平衡桥梁结构性能指标值和寿命周期成本值。经过长期运营后，适度加固的桥梁结构技术状况等级可能超过大修加固的桥梁。因此，在最佳的养护时机进行适度的维修加固，不仅可以缩减维修加固费用，而且可以延长桥梁正常使用寿命。 （4）在合龙段拆除时，通过优化断面切割顺序和设置劲性骨架对合龙口进行临时锁定，不仅可以减缓冲击效应，避免合龙段顶板压溃，而且可以对合龙段拆除所释放的冲击效应进行状态反演，精细化评估桥梁恒载内力状态。在悬臂梁段拆除时，预先割断翼缘板钢束可以减缓顶板压应力增长速率，防止顶板压应力超限发生脆性破坏。 （5）桥梁结构暴露于环境中，日照温度效应对监测结果影响显著。在进行施工状态反演时，精细化考虑日照温度效应对结构变形和应力监测的扰动，得到桥梁拆除结构真实响应，有助于状态反演切割钢束的有效预应力大小，进一步提高桥梁恒载内力状态评估和施工状态预测精度。 |
| 作者： | 唐志伟 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘永健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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