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拱背增大截面法加固双曲拱桥的研究与应用

作　者: 王雪锋
导　师: 康俊涛
学　校: 武汉理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 双曲拱桥 微膨胀混凝土 收缩 增大截面法
分类号: U445.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


拱背增大截面法属于增大截面法加固的一种,此方法施工方便,可在拱背上直接施工；拱背上新加微膨胀混凝土的膨胀作用可以有效的减小新老混凝土问的收缩差,有利于新旧混凝间的结合；同时新加微膨胀混凝土由于这种膨胀(拉伸)作用会使原加固后截面的应力产生重分布,对原桥有明显的消压卸载的作用,对结构受力非常有利。本文对拱背增大截面法在双曲拱桥加固的应用进行研究,主要的研究内容有：(1)对拱背增大截面法中拱背的合理加固位置进行分析。利用有限元软件分别建立不同跨径、不同矢跨比、不同拱轴系数下不同加固长度的拱圈有限元模型,分析各个模型的拱顶、拱脚截面弯矩影响线的特征值,得出拱圈内力随加固长度变化的规律,进而得到拱背增大截面法的合理加固位置。(2)对拱背增大截面法中新老混凝土问由于收缩不同产生的应力应变滞后现象进行分析。利用结合梁的理论推导出收缩和微膨胀作用引起的截面应力应变公式,最后通过力法方法对收缩等引起的拱结构的内力的刚度系数进行计算。(3)对一座在役的双曲拱桥进行有限元模拟。首先,对加固前后桥梁的内力进行分析对比,验证拱背增大截面法可以达到比较好的加固效果；其次,利用有限元软件对拱背增大截面法中新加混凝土的收缩作用进行有限元分析,得出收缩引起的双曲拱桥应力分布,并给出相应的构造建议；最后,对微膨胀混凝土的收缩补偿作用进行计算,验证微膨胀混凝土具有很好的补偿收缩的性能,并对膨胀剂的掺量进行了建议。本文研究的拱背增大截面法在双曲拱桥加固方案比选中占有很大的优势,对箱形拱桥、刚架拱桥的加固也具有很好的借鉴和指导意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 双曲拱桥的构造  9-11
    1.2.1 上部结构  10
    1.2.2 下部结构  10-11
  1.3 双曲拱桥的病害  11-13
    1.3.1 主拱圈病害  11
    1.3.2 拱上建筑的病害  11-12
    1.3.3 墩台及基础的病害  12-13
  1.4 双曲拱桥主拱圈的加固方法  13-14
    1.4.1 增大截面法  13
    1.4.2 粘贴加固法  13-14
    1.4.3 半箱形拱法  14
    1.4.4 体外预应力加固法  14
    1.4.5 其他的一些加固方法  14
  1.5 拱背增大截面法的特点  14-16
  1.6 本文研究的内容及技术路线  16-18
第2章 拱背增大截面法合理加固位置分析  18-29
  2.1 引言  18
  2.2 加固原理分析  18-19
  2.3 加固范围优化分析  19-27
    2.3.1 不同跨径下主拱内力分析  20-22
    2.3.2 不同矢跨比下主拱内力分析  22-25
    2.3.3 不同拱轴系数下主拱内力分析  25-27
  2.4 小结  27-29
第3章 新旧混凝土组合截面收缩应力应变分析  29-46
  3.1 引言  29
  3.2 混凝土收缩的特点及计算模型  29-35
    3.2.1 混凝土收缩的影响因素  29-31
    3.2.2 常见的收缩计算模型  31-35
  3.3 组合截而应力应变公式推导  35-44
    3.3.1 收缩引起的截面应力和应变  36-40
    3.3.2 膨胀作有引起的截面应力和应变  40-42
    3.3.3 收缩和膨胀共同作用下截面的应力和应变  42-43
    3.3.4 收缩或膨胀作用引起的拱结构内力计算  43-44
  3.4 小结  44-46
第4章 双曲拱桥加固前后有限元分析  46-67
  4.1 引言  46
  4.2 工程概况  46-48
    4.2.1 桥梁概况  46-47
    4.2.2 主拱圈加固措施  47-48
  4.3 加固前后结构受力分析  48-59
    4.3.1 加固前有限元分析  48-50
    4.3.2 加固后有限元分析  50-53
    4.3.3 加固前后的受力对比分析  53-59
  4.4 微膨胀混凝土补偿收缩计算  59-64
    4.4.1 收缩引起结构内力有限元分析  59-62
    4.4.2 微膨胀混凝土补偿收缩量计算  62-64
  4.5 施工工序  64-66
  4.6 加固效果  66
  4.7 小结  66-67
第5章 结论与展望  67-69
  5.1 结论  67-68
  5.2 展望  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目  72-73
致谢  73

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 桥梁施工 > 桥梁养护、维修与整治 > 桥梁加固
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