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原文传递混凝土桁式组合拱桥病害成因分析及加固研究

论文题名：	混凝土桁式组合拱桥病害成因分析及加固研究
关键词：	桁式组合拱桥;桥梁加固;自振频率;有限元模型;动力特性;结构刚度
摘要：	桁式组合拱桥作为一种很新的桥型，是20世纪80年代我国自主研发的一种新桥型，以其较低的经济指标、施工简单、跨越能力大等优点，近20年来在我国得到迅速推广。但是，在桁式组合拱桥的使用、推广过程中发现，已建成的桁式组合拱桥在杆件节点部位和空实腹联接部位都不同程度地出现裂缝，特别是新拱脚和双竖杆部位，个别桥梁也因刚度不够而出现跨中挠度偏大的情况。尤其是近年来越来越多的桁式组合拱桥进入危桥的行列，多数已控制交通，限制、影响了当地交通运输的发展。相关资料显示，已建成的桁式组合拱桥能正常运营的，不到一半。可见，及时地对这类病危桁式组合拱桥进行分析、研究其结构受力特性，掌握其规律并对其及时进行加固维修，已到了刻不容缓的地步。然而，就目前部分旧桥加固与维修方法对桁式组合拱桥来说，所起的作用不是特别明显，且在桁式组合拱桥加固方法的研究方面，有效成果不多。　　本文提出对桁式组合拱桥进行加固时，加强下弦杆的联合作用，提高其整体工作性，增大结构的刚度，改善动力特性。并通过平面杆系模型结合空间有限元模型，对其进行理论分析，验证加固方法的可行性。　　作者首先以贵州金沙源村大桥为工程背景，根据设计施工图纸，利用桥梁博士平面有限元分析软件，建立源村大桥平面杆系模型，模拟其施工过程，并进行恒载、活载及荷载组合作用下的静力分析；结合MIDAS/FEA建立的空间有限元模型，同样对其进行施工阶段分析。得出桁式组合拱桥病害和缺陷产生的主要原因是桥型体系本身存在先天缺陷，过分追求技术指标的经济性，致使很多情况下桥梁结构部分构件强度不能满足设计要求，造成安全储备较低，结构耐久性较差；且桁式组合拱桥在设计之初，大多采用杆系模型进行计算分析，此方法存在近似性，不能完全真实反映结构的力学特性。　　接着本文提出对桁式组合拱桥的加固方法。根据桁式组合拱桥主要病害和缺陷的现状规律，结合杆系模型和空间模型理论计算结果，提出对桁式组合拱桥进行加固时，加强下弦杆的联合作用，使其变成真正的拱，提高其整体工作性，可以使主要受力构件下弦杆参与受力更一致，使力的分布更均匀，达到提高结构的极限承载力等级及安全储备的加固目的。　　最后，分析桁式组合拱桥的动力特性。用MIDAS/FEA分别建立源村大桥加固前、加固后全桥的空间有限元实体模型，计算其动力特性，得出通过加强下弦杆的联合作用，结构的刚度得以增加，各阶自振频率较加固前的要大些，动力特性得到改善，再一次证明了桁式组合拱桥通过加强下弦杆的联合作用，使其变成真正的拱的加固方法是可行的。
作者：	陈通江
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	张雪松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文