【摘要】：上世紀(jì)80年代開始,世界各地修建了大量鋼筋混凝土拱橋。其中一種非常有競爭力的無推力拱式組合體系橋-鋼筋混凝土系桿拱橋(簡稱RC系桿拱橋),在地質(zhì)條件較弱及建筑高度受到嚴(yán)格限制的情況下,得到了廣泛使用。隨著我國公路建設(shè)的大力發(fā)展,大型化、重型化車輛與日俱增,早期建設(shè)的RC系桿拱橋設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低,在長期荷載作用下,結(jié)構(gòu)材料性能日趨退化,出現(xiàn)了材料常規(guī)病害及結(jié)構(gòu)特殊病害,結(jié)構(gòu)局部破損情況嚴(yán)重,整體結(jié)構(gòu)性能逐步下降,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全性及耐久性。因此,最大程度利用原結(jié)構(gòu)采用科學(xué)、合理的維修加固方法,恢復(fù)或提高原橋承載能力,延長其使用壽命,以滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枰?變得尤為重要。同時,對結(jié)構(gòu)維修加固后的效果進(jìn)行檢測與評定,確保結(jié)構(gòu)能夠滿足在新荷載標(biāo)準(zhǔn)或原荷載標(biāo)準(zhǔn)下的正常運營及具有良好的行車舒適性,也符合現(xiàn)代結(jié)構(gòu)功能性、使用性的要求。因此,本文以鋼筋混凝土剛性吊桿系桿拱為依托工程,詳細(xì)闡述了對其所采用的吊拉協(xié)同主動加固方法,并進(jìn)行了依托工程加固前、后的靜力性能分析、動力性能分析及車橋耦合振動分析,最后提出了基于車橋耦合振動理論的加固效果評價思路、指標(biāo)和方法。本文主要研究工作有:針對在役鋼筋混凝土系桿拱橋的典型病害進(jìn)行了實橋調(diào)查,并對病害產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分類總結(jié)。發(fā)現(xiàn)該類型拱式組合結(jié)構(gòu)在運營期間,不僅會出現(xiàn)類似常規(guī)混凝土橋梁產(chǎn)生的病害,同時會因其橋型結(jié)構(gòu)及受力特點而產(chǎn)生一些較為特殊的病害。根據(jù)國內(nèi)外對鋼筋混凝土系桿拱橋主動加固方法的調(diào)研資料,總結(jié)了對于該類型拱式結(jié)構(gòu)常用的三種主動加固方法,對它們的技術(shù)特點和加固機(jī)理進(jìn)行了分析,并給出了每種加固方法的適用范圍。結(jié)合橋型特點及結(jié)構(gòu)性能,對依托工程采用了吊拉協(xié)同主動加固的方法。根據(jù)下承式鋼筋混凝土系桿拱橋的結(jié)構(gòu)形式和受力特點,利用拱肋及系桿形成的組合截面將整個結(jié)構(gòu)視為簡支組合梁,對其采用分離變量法,求解了不考慮幾何非線性的受軸力作用的下承式鋼筋混凝土系桿拱橋的自由振動偏微分方程,并推導(dǎo)得到了該橋型的動力特性解析解�；谟邢拊碚�,建立了鋼筋混凝土系桿拱橋振動方程,給出了加固后結(jié)構(gòu)自振特性的數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)值計算方法研究了結(jié)構(gòu)加固前、后的靜力、動力力學(xué)性能。對依托工程建立了加固前、后的空間有限元模型,對設(shè)計荷載作用下的拱肋、系梁、吊桿及相互連接處的內(nèi)力、位移狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)計算及對比分析。同時,對加固前、后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析、動力分析及車橋耦合振動分析,研究了依托工程加固前、后的結(jié)構(gòu)性能,并對加固效果進(jìn)行評價。根據(jù)依托工程的結(jié)構(gòu)尺寸、拱軸線方程等設(shè)計參數(shù),采用集中力模擬增大設(shè)計荷載等級的方法,分別建立了兩種跨徑的有限元模型,通過簡化的車橋耦合模型對各控制斷面的動態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析,并與規(guī)范限值進(jìn)行對比,探討了基于重載交通的下承式鋼筋混凝土剛性吊桿系桿拱橋的最大適用跨徑。基于動力特性(振型、頻率)及動態(tài)響應(yīng)(動位移時程曲線、加速度時程曲線)分析基礎(chǔ)上,結(jié)合車橋耦合振動理論,提出了基于車橋耦合振動分析的橋梁結(jié)構(gòu)加固效果評價方法,從結(jié)構(gòu)安全性和行車舒適性方面建立了加固效果評價指標(biāo),并詳細(xì)闡述了針對各指標(biāo)參數(shù)的結(jié)構(gòu)試驗方法。最后,將該評價方法應(yīng)用于依托工程的加固效果評價中,驗證了評價方法的有效性。
【圖文】：

圖 1.1 八里店大橋?qū)嵕氨?1.1 主要病害匯總 位置 病害 照片左、右側(cè)拱腳 混凝土破損，鋼筋銹脹 圖 1.2、圖 1主梁 鉸縫脫落、滲水 圖 1.4橫梁 底面橫向裂縫、側(cè)面斜裂縫 圖 1.5吊桿 橫向裂縫、露筋、銹脹 圖 1.6、圖 1系梁 底面橫向裂縫、滲水 圖 1.8左側(cè)匝道 腹板豎向裂縫 圖 1.9支座 局部脫空、鋼板銹蝕 圖 1.10、圖 1錨頭 銹蝕 圖 1.12吊桿與拱肋接頭 混凝土裂縫 圖 1.13拱肋 裂縫、露筋 圖 1.14、圖 1

圖 1.1 八里店大橋?qū)嵕氨?1.1 主要病害匯總編號 位置 病害 照片1 左、右側(cè)拱腳 混凝土破損，鋼筋銹脹 圖 1.2、圖 1.32 主梁 鉸縫脫落、滲水 圖 1.43 橫梁 底面橫向裂縫、側(cè)面斜裂縫 圖 1.54 吊桿 橫向裂縫、露筋、銹脹 圖 1.6、圖 1.75 系梁 底面橫向裂縫、滲水 圖 1.86 左側(cè)匝道 腹板豎向裂縫 圖 1.97 支座 局部脫空、鋼板銹蝕 圖 1.10、圖 1.118 錨頭 銹蝕 圖 1.129 吊桿與拱肋接頭 混凝土裂縫 圖 1.1310 拱肋 裂縫、露筋 圖 1.14、圖 1.15
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.225;U445.72

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本文編號：2641294