【摘要】：自二十一世紀(jì)以來,隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,交通運(yùn)輸量與日俱增,而公路橋梁在確保運(yùn)輸行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展過程中的重要性也日益凸顯。然而近些年來,一大部分老舊公路橋梁因其受建造年代、自然環(huán)境的影響,出現(xiàn)了各式各樣的問題不能滿足交通運(yùn)輸?shù)男枰?有些公路橋梁甚至發(fā)生坍塌給人民生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。因此對存在隱患的公路橋梁進(jìn)行加固改造儼然已迫在眉睫,當(dāng)前橋梁加固方法眾多,選用何種方法既要因地制宜又要因橋而異。本文分別選用后張法、先張法預(yù)應(yīng)力碳纖維布對某預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁橋進(jìn)行加固(簡稱為后張法加固、先張法加固),并通過ANSYS數(shù)值計(jì)算對比分析不同方法的加固效果得出所依托橋梁工程最佳的加固方法,為實(shí)際公路橋梁加固工程提供理論依據(jù),主要研究工作有:(1)利用有限元軟件建立依托工程整橋模型,并采用后張法和先張法對碳纖維布施加預(yù)應(yīng)力,再分別建立箱形梁橋加固模型。研究后張法加固和先張法加固箱梁及橋墩所選截面單元和節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、撓度等變化規(guī)律。結(jié)果表明:預(yù)應(yīng)力碳纖維布能夠減小橋梁的應(yīng)力和撓度,而且后張法的加固效果明顯優(yōu)于先張法。(2)利用El-Centro波、天津波和蘭州波對加固前、后張法加固、先張法加固計(jì)算模型進(jìn)行動(dòng)力有限元分析,研究在豎向地震荷載作用下邊跨跨中、中跨跨中頂板截面的豎向位移和加速度響應(yīng),以及在水平地震荷載作用下橋墩頂部水平位移、加速度響應(yīng)。結(jié)果表明:預(yù)應(yīng)力碳纖維布能夠減小橋梁的地震動(dòng)響應(yīng),而且后張法對控制地震響應(yīng)效果明顯要比先張法好。(3)選用移動(dòng)荷載來模擬車輛,并考慮60km/h和90km/h兩種車速情況,研究橋梁邊跨、中跨截面處豎向位移和加速度在加固前后的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著車速的增大,豎向位移峰值增大、豎向加速度峰值增大;預(yù)應(yīng)力碳纖維布能夠減小車-橋耦合動(dòng)力響應(yīng),而且后張法對控制動(dòng)力響應(yīng)的效果明顯好于先張法。
【圖文】：

然而在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，，隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)化水平的提高，汽車的速度、汽車的載重都較于以前發(fā)生了巨大的變化，相當(dāng)一大批上世紀(jì)七八十年代建設(shè)的公路橋梁不能夠滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的需要。由于其建設(shè)年代受當(dāng)時(shí)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的影響，設(shè)計(jì)荷載普遍偏低、橋面設(shè)計(jì)較窄、使用功能表現(xiàn)出不足、承載力嚴(yán)重下降等，橋梁結(jié)構(gòu)顯示出各式各樣的缺陷，發(fā)生了這樣那樣災(zāi)害，已經(jīng)成為交通運(yùn)輸發(fā)展的阻礙。截止 2016 年，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示我國已有橋梁中有超過30%已經(jīng)使用近 30 年，技術(shù)等級為三、四類的存在安全隱患的橋梁高達(dá) 30%，十幾萬座橋梁都為危橋。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，從 2008 年至 2013 年，我國有 30 多座橋梁發(fā)生倒塌（圖 1.1、圖 1.2 為橋梁坍塌事故現(xiàn)場），平均一年超過 6 座“奪命橋”，導(dǎo)致 180 多人喪生，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成不可估量的損失。數(shù)目如此龐大的老舊橋梁存在嚴(yán)重的安全隱患，如果對其進(jìn)行全部拆除重新修建，當(dāng)前我國的經(jīng)濟(jì)環(huán)境還達(dá)不到所以實(shí)現(xiàn)不了，縱然是歐美發(fā)達(dá)國家也是無法辦到的。因此，橋梁的維護(hù)、加固和改造任務(wù)已經(jīng)成為橋梁從事人員未來長期工作的重心，任重而道遠(yuǎn)。

然而在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)化水平的提高，汽車的速度、汽車的載重都較于以前發(fā)生了巨大的變化，相當(dāng)一大批上世紀(jì)七八十年代建設(shè)的公路橋梁不能夠滿足現(xiàn)代交通發(fā)展的需要。由于其建設(shè)年代受當(dāng)時(shí)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的影響，設(shè)計(jì)荷載普遍偏低、橋面設(shè)計(jì)較窄、使用功能表現(xiàn)出不足、承載力嚴(yán)重下降等，橋梁結(jié)構(gòu)顯示出各式各樣的缺陷，發(fā)生了這樣那樣災(zāi)害，已經(jīng)成為交通運(yùn)輸發(fā)展的阻礙。截止 2016 年，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示我國已有橋梁中有超過30%已經(jīng)使用近 30 年，技術(shù)等級為三、四類的存在安全隱患的橋梁高達(dá) 30%，十幾萬座橋梁都為危橋。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，從 2008 年至 2013 年，我國有 30 多座橋梁發(fā)生倒塌（圖 1.1、圖 1.2 為橋梁坍塌事故現(xiàn)場），平均一年超過 6 座“奪命橋”，導(dǎo)致 180 多人喪生，給國家和人民生命財(cái)產(chǎn)造成不可估量的損失。數(shù)目如此龐大的老舊橋梁存在嚴(yán)重的安全隱患，如果對其進(jìn)行全部拆除重新修建，當(dāng)前我國的經(jīng)濟(jì)環(huán)境還達(dá)不到所以實(shí)現(xiàn)不了，縱然是歐美發(fā)達(dá)國家也是無法辦到的。因此，橋梁的維護(hù)、加固和改造任務(wù)已經(jīng)成為橋梁從事人員未來長期工作的重心，任重而道遠(yuǎn)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2562465