详情

原文传递桥梁结构极限承载力分析和安全性评估

论文题名：	桥梁结构极限承载力分析和安全性评估
关键词：	桥梁结构;极限承载力;安全性评估;安全系数
摘要：	桥梁是公路交通运输的咽喉和枢纽，在国民经济建设和社会发展中起着非常重要的作用。随着服役时间的增长，桥梁结构及其建筑材料的性能在外界环境和内部因素的交互作用下将不可避免地发生劣化衰变，承载能力下降，从而影响桥梁的安全工作。因而需要对桥梁结构的承载力和安全性进行正确的评价。安全评价的重要内容是分析桥梁结构的整体安全性和控制截面的安全性。　　本文研究建立了桥梁结构极限承载力分析的弹性模量缩减法，进而研究了桥梁结构整体安全系数和截面安全系数的计算方法，据此分析桥梁结构的安全性。主要工作和结论有：　　 1.根据单元截面内力和截面强度的关系，提出了单元承载比的概念和表达式，以之表征单元临近屈服的程度。进一步地以单元承载比为控制参数，定义了单元承载比均匀度和基准承载比等参数。利用单元变形能在相邻迭代计算步之间保持平衡的关系，研究建立了结构极限承载力分析的弹性模量缩减法。进而采用Banach不动点原理，分析了弹性模量缩减法的收敛性。该方法可以利用线弹性有限元法求解结构塑性极限荷载。通过算例分析表明，弹性模量缩减法有较广泛的适用范围，且具有计算速度快、计算精度高、稳定性好、格式简单易于程序实现等优点。　　 2.在研究建立结构极限承载力分析的弹性模量缩减法的基础上，结合钢筋混凝土板桥的结构特性，将弹性模量缩减法引入到板桥结构承载力分析中。分别对斜板和异形板等几种典型桥梁结构形式进行了极限承载力分析，同时编制了相应的计算程序。通过将计算结果与模型桥梁的试验结果相比较，验证了弹性模量缩减法具有较高的计算精度和计算效率，且数值稳定性较好、收敛速度较快。同时讨论了各种参数对钢筋混凝土板桥结构承载力的影响。　　 3.基于钢管混凝土统一理论，研究建立了钢管混凝土拱桥极限承载力分析的弹性模量缩减法，并分析了矢跨比、混凝土强度和含钢率等有关参数对钢管混凝土拱桥极限承载力的影晌。　　 4.基于桥梁结构极限承载力分析的弹性模量缩减法，研究建立了桥梁结构安全评估的新方法。利用弹性模量缩减法以及承载比参数，研究建立了桥梁整体安全系数和截面安全系数的计算方法，可以据此对桥梁结构的安全性进行定量计算和评估。同时以模型拱桥为例说明了桥梁结构安全评估的步骤和方法。　　 5.以南宁市那莫大桥为例，在建立该桥梁有限元分析模型的基础上，利用弹性模量缩减法研究了那莫大桥的承载能力，分别采用跨中集中荷载、全跨均布荷载和两种荷载共同作用的三种加载方式计算了那莫大桥的极限承载力，并详细研究了拱肋混凝土强度、拱肋钢管的强度标号、含钢率等因素对那莫大桥承载能力的影响。然后，计算了那莫大桥的整体安全系数和控制截面安全系数，据此分析了该大桥的安全性。
作者：	乔永平
专业：	结构工程
导师：	杨绿峰
授予学位：	博士
授予学位单位：	广西大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文