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既有双曲拱桥的承载能力评定

作　者: 杨根
导　师: 肖勇刚
学　校: 长沙理工大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 双曲拱桥有限元分析模型修正承载力评估
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 23次
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内容摘要

双曲拱是二十世纪六十年代中期诞生于我国江苏无锡的一种新桥型,因其施工简便,钢材用量少,对吊装设备要求不高,上世纪六十至八十年代得到迅速推广,在公路桥中得到广泛应用。但随着我国经济的高速发展,交通事业迅猛发展,尤其是公路交通量激增,重载车辆也随之剧增。现役大部分双曲拱桥已不能满足运营要求,出现了各式各样的病害,承载力下降显著,对道路畅通造成了很严重的安全隐患。亟需对这部分双曲拱桥进行承载力评估,从而为其养护修缮和加固改造提供指导意见。本文的主要研究工作有:l、以湖南邵阳某既有双曲拱桥为研究对象,采用大型有限元软件Midas/Civil,应用空间梁格法进行有限元建模。结合实测拱轴线,以实现既尽可能体现该桥型受力特性又能尽最大努力使模型简单的目的,经由与试验得到的结构固有频率比较,这样模拟的效果良好;2、引进基于频率变化的结构损伤识别理论,从而达到修正有限元模型的目的,以此对试验桥梁进行模拟分析,并结合外观检查对试验桥梁的承载能力作出评定。事实表明修正后的理论周期更逼近结构的实测周期。3、分析对比了试验荷载所得出的结果与理论分析所得结果的挠度以及应变等方面。从分析结果可知,理论值和实测值有着相同的定性,仅有少数差异的数据。故本文所述的方法及所得的试验桥梁结果能够用于评定其承载能力。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 双曲拱桥的发展概述  9-10
  1.2 双曲拱桥的构造及特点  10-12
  1.3 本文的研究背景  12-13
  1.4 本文的主要工作  13-14
第二章桥梁损伤识别研究现状及承载力评定方法  14-23
  2.1 既有桥梁的参数识别和结构的损伤判定研究  14-16
    2.1.1 问题的提出  14
    2.1.2 基于结构振动的损伤鉴别方法  14-16
  2.2 桥梁承载力评定方法  16-21
    2.2.1 外观检查法  17
    2.2.2 分析计算法  17-18
    2.2.3 荷载试验法  18-21
  2.3 综合的桥梁承载能力评估法  21-22
  本章小结  22-23
第三章基于振动的既有桥梁评估方法初探  23-31
  3.1 基本原理  23-27
    3.1.1 频率用于损伤评估原理的引入  23-24
    3.1.2 结构损伤识别的理论分析  24-25
    3.1.3 有约束最优化问题的求解  25-27
  3.2 有限元模型修正  27
  3.3 算例分析  27-30
    3.3.1 概述  28-29
    3.3.2 计算模型  29
    3.3.3 结果分析  29-30
  本章小结  30-31
第四章双曲拱桥建模技巧的探讨  31-46
  4.1 试验桥梁概况  31-32
  4.2 空间有限元模型的建立  32-36
    4.2.1 MIDAS/Civil 梁格法  32-34
    4.2.2 双曲拱桥主拱截面的换算  34-35
    4.2.3 双曲拱桥有限元模型的建立  35-36
  4.3 外观检查  36-40
    4.3.1 上部结构  36-38
    4.3.2 下部结构  38-40
  4.4 动载试验  40-44
    4.4.1 动载试验的主要内容  40-41
    4.4.2 测试项目及测点布置  41-42
    4.4.3 动载试验测试结果  42-44
    4.4.4 动载试验结论  44
  4.5 基于频率变化的有限元模型修正及结果分析  44-45
  本章小结  45-46
第五章某双曲拱桥承载力评估  46-61
  5.1 试验目的及依据  46-47
  5.2 静载试验准备  47-52
    5.2.1 试验荷载用车  47
    5.2.2 试验跨及截面选取  47-48
    5.2.3 加载位置与加载工况  48-49
    5.2.4 测点布置  49-50
    5.2.5 静载试验加载程序和加载控制  50-52
  5.3 试验及有限元计算数据  52-59
    5.3.1 挠度测试结果  52-55
    5.3.2 应变测试结果  55-57
    5.3.3 加载前后裂缝发展情况  57-58
    5.3.4 试验效率  58
    5.3.5 结构工作状态  58-59
  5.4 承载能力评估  59-60
  本章小结  60-61
结论与展望  61-63
  主要结论  61
  展望  61-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
附录  67

既有双曲拱桥的承载能力评定

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