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“释能法”提高拱桥承载力有限元计算分析

作　者: 李治学
导　师: 蒙云
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 拱桥释能法释能拱有限元承载力加固改造荷载试验
分类号: U441.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 30次
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内容摘要

拱桥有着悠久的历史,是我国建造最多的桥梁型式之一,然而近年来,随着公路技术等级的提高,超重、超载车辆剧增,加上设计、养护不当、桥梁材料老化、环境影响,很多拱桥出现了承载力下降、变形增大以及开裂等病害。为了使这些承载力不够、有病害的拱桥适应国民经济和交通运输的高速发展,必须进行加固补强和提高承载能力。这已成为了各地交通部门不能回避和刻不容缓的重大议题“释能法”是指将原来的无铰拱在拱脚部位采用特殊技术进行处理后,改变其结构体系和受力状态,使其在受力过程中通过调整结构内力,达到内力重新分配,发掘主拱的自身潜力,经济、快捷提高拱式桥梁承载力的新方法、新技术和新工艺。本文采用有限元的数值分析,得出“释能拱”结构边界单元的刚度矩阵,模拟出“释能拱”结构边界的边界条件,解决“释能法”加固改造旧危拱桥有限元计算中最重要的边界条件的模拟问题。在此基础上,以清江大桥工程的实践为依托,通过有限元计算分析、SNGQ计算程序结果以及清江大桥加固前后的荷载试验的结果比较,验证了“释能法”提高拱桥承载力的正确性,采用有限元计算“释能法”的可行性。证明采用“释能法”提高拱桥承载力是安全的、可行的。用”释能法”加固改造旧危拱桥,提高其承载能力,是完全可行的,而且具有重大社会经济效益和工程实践意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-25
  1.1 拱桥的历史及其发展  8-10
  1.2 国内外桥梁现状及加固技术途径、设计原则及基本要求  10-16
    1.2.1 目前桥梁的病害情况与加固改造的迫切性  10-12
    1.2.2 桥梁加固改造的主要技术途径  12-13
    1.2.3 桥梁加固设计原则  13-14
    1.2.4 桥梁加固改造的基本技术要求  14-16
  1.3 拱桥病害及目前加固技术现状研究  16-22
    1.3.1 拱桥的病害  16-18
    1.3.2 拱桥的缺陷  18-21
    1.3.3 目前拱桥加固现状  21-22
  1.4 本文的主要研究内容  22-25
    1.4.1 本研究工作的目的、实用价值与理论意义  22-23
    1.4.2 本研究主题范围内国内外发展水平及存在的问题  23-24
    1.4.3 本论文解决的问题及本人的设想、研究方法  24-25
第二章 “释能法”提高拱桥承载力的原理  25-42
  2.1 “释能拱”的概念  25
  2.2 “释能法”的理论基础  25-26
  2.3 “释能法”提高拱桥承载力的力学原理  26-28
  2.4 “释能法”提高拱桥承载力的计算模型及方法  28-32
    2.4.1 “释能拱”结构计算原理及计算模型  29
    2.4.2 “释能拱”结构的受力模型  29-31
    2.4.3 “释能法”叠加综合法计算流程  31-32
  2.5 偏心弯矩 Wk 分析及 M′、N′计算  32-37
    2.5.1 偏心弯矩Wk 分析  33-35
    2.5.2 偏心弯矩Wk 的特点  35
    2.5.3 偏心弯矩Wk 在双铰拱中产生的内力计算  35-37
  2.6 “释能拱”的受力特点和力学特性  37-41
    2.6.1 “释能拱”的受力特点  37-40
    2.6.2 “释能拱”的力学特性  40-41
  2.7 本章小结  41-42
第三章 “释能法”提高拱桥承载力的数值分析  42-64
  3.1 有限元单元法的基本概念  42-43
  3.2 有限元建模的基本思路及计算步骤  43-45
    3.2.1 有限元建模的基本思路  43-45
    3.2.2 有限元分析的计算步骤  45
  3.3 “释能法”提高拱桥承载力的有限元建模  45-63
    3.3.1 “释能拱”与其它拱桥的构造区别  45-48
    3.3.2 “释能拱”拱脚边界条件的处理  48-59
    3.3.3 “释能拱”拱脚边界单元刚度矩阵的确立  59-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章基于ANSYS 的“释能法”加固实例  64-77
  4.1 清江大桥工程概况  64-65
    4.1.1 清江大桥技术标准  64
    4.1.2 清江大桥病害情况  64-65
    4.1.3 清江大桥目前的技术评价  65
  4.2 有限元模型的建立  65-73
    4.2.1 加固前的有限元模型计算  66-69
    4.2.2 “释能法”加固后的有限元模型计算  69-71
    4.2.3 加固后按照无铰拱的有限元计算  71-73
  4.3 计算结果分析与比较  73-76
    4.3.1 “释能法”有限元计算与加固后按照无铰拱计算结果的比较  73-75
    4.3.2 “释能法”有限元计算与SNGQ 计算程序结果的比较  75
    4.3.3 结论  75-76
  4.4 本章小结  76-77
第五章 “释能法”加固后荷载试验与对比分析  77-94
  5.1 概述  77-80
    5.1.1 检测及评定依据  77
    5.1.2 试验范围  77-78
    5.1.3 试验检测项目  78
    5.1.4 检测方法和技术要点  78-80
  5.2 静载试验  80-92
    5.2.1 试验截面及测点布置  80-83
    5.2.2 试验用加载车  83-84
    5.2.3 试验加载  84-85
    5.2.4 静载试验结果  85-89
    5.2.5 结果比较及分析  89-91
    5.2.6 结论  91-92
  5.3 动载试验  92-93
    5.3.1 动载试验的检测内容及方法  92
    5.3.2 动载试验结果及分析  92-93
    5.3.3 结论  93
  5.4 本章小结  93-94
第六章结论与展望  94-96
  6.1 结论  94
  6.2 展望  94-96
致谢  96-97
参考文献  97-99
在学期间发表的论著及取得的科研成果  99

“释能法”提高拱桥承载力有限元计算分析

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