【摘要】：組合框架橋作為一種新型橋梁結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)較大地表變形，在采煤沉陷區(qū)鐵路、公路工程中應(yīng)用較多。當采煤引起的地表劇烈變形使橋梁遭受嚴重損害甚至倒塌，因此應(yīng)對采煤沉陷區(qū)組合框架橋安全狀態(tài)進行監(jiān)測與評估，以及時、準確地發(fā)現(xiàn)橋梁病害并做出預(yù)警，保證礦區(qū)正常生產(chǎn)生活需要，促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。 本文以礦區(qū)橋涵工程受開采沉陷影響的安全監(jiān)測與評估為背景，通過數(shù)值模擬、理論分析對組合框架橋在開采沉陷影響下的內(nèi)力演化規(guī)律進行分析研究，得到了框架橋在曲率、傾斜變形作用下，橋體應(yīng)力集中區(qū)域和主應(yīng)力大小、方向的變化規(guī)律，提出了橋涵沉陷安全監(jiān)測閾值的確定方法。即在曲率、傾斜變形作用下，應(yīng)力集中區(qū)域出現(xiàn)在箱形框架橋頂板、底板、側(cè)墻的1/4或1/2處以及腋角中心和邊緣，且最大拉、壓應(yīng)力均出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)表面，其中主應(yīng)力方向一般與框架橋縱向（X軸）或豎向（Y軸）方向夾角小于4°，其中當曲率半徑大于2000m時，曲率半徑圓心位置對橋體結(jié)構(gòu)受力基本沒有影響。 基于數(shù)值模擬研究結(jié)果并結(jié)合相關(guān)工程安全評估方法，，建立了采煤沉陷區(qū)組合框架橋安全狀態(tài)評估模型，提出了設(shè)立特殊結(jié)構(gòu)、地表變形等層次指標和模型評估標準，為礦區(qū)橋涵安全評估提供了可借鑒的模型和方法。 基于安全評估模型和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)，提出由傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)管理與評估三個子系統(tǒng)構(gòu)成的安全監(jiān)測系統(tǒng)，并確定了系統(tǒng)工作流程、內(nèi)容以及適用于采煤沉陷區(qū)橋涵的安全監(jiān)測項目，并采用Visual Basic6.0開發(fā)了礦區(qū)橋涵沉陷安全監(jiān)測與評估系統(tǒng)，實現(xiàn)了圖形顯示、安全預(yù)警、安全評估等功能。最后，將采煤沉陷區(qū)安全監(jiān)測與評估研究內(nèi)容應(yīng)用于淮南某礦區(qū)鐵路橋的沉陷安全監(jiān)測工程中，驗證了安全監(jiān)測系統(tǒng)及評估方法的可行性。
【圖文】：

論troduction究背景及意義（Research Objective and Significance）年來，太陽能、地熱能、風能、海洋能等各類新能源技術(shù)不斷成熟，但煤國最重要的能源[1]，隨著煤炭資源日益減少，煤礦開采范圍擴大至城市、橋梁下面，對基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴重的影響和破壞[2]。同時，在礦區(qū)條件的制路和橋梁只能建在采煤沉陷區(qū)地表，無法回避采煤沉陷地表變形的影響，礦濟河鐵路中橋建于謝橋礦首采區(qū)[3]，如圖 1-1，龍口運煤專用鐵路在采[4]等。橋梁一旦建在采煤沉陷區(qū)的上方，由于繼續(xù)采礦或老采空區(qū)“活化大幅度下沉，部分地表變形量達到“米”級，遠遠超過了現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)的橋體安全可能造成嚴重影響，如橋體開裂、板橋錯位等，受到的破壞不可

碩士學位論文運輸運能大，效率高，運輸成本低[5]，對煤礦運輸起著極其重要的作用，采空區(qū)“活化”后地表產(chǎn)生超大變形，對其上橋涵造成很大影響。箱形框表變形產(chǎn)生應(yīng)力集中，或者較大位移導(dǎo)致擠壓破壞，一旦這些病害出現(xiàn)，的正常生產(chǎn)，還極易引發(fā)礦區(qū)群眾群體性事件，加劇地礦矛盾。因此，在型橋體結(jié)構(gòu)形式、橋梁重要交通作用等多重因素下，組合框架橋的橋體安要，必須對其進行安全監(jiān)測和及時、客觀、科學的安全狀態(tài)評估。目的發(fā)現(xiàn)橋梁病害，內(nèi)力狀態(tài)的不利改變以便于實時掌握橋涵的安全狀況并做橋梁可能出現(xiàn)的病害做出及時預(yù)警。因此，對采煤沉陷區(qū)組合框架橋進行估的研究對于橋體正常使用和預(yù)警具有重要意義。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U446

【參考文獻】

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本文編號：2535097