双曲拱桥拓宽改造后内力重分布的探讨

摘要

随着江苏路网改造工程的不断推进，现有双曲拱桥已经不满足现有交通量增加及荷载等级的提高的需求，进而成为路网改造中的“鸡肋”，因此也成为工程界和学术界关注的课题之一。1964年，双曲拱桥在我国首创并建成之后，以其特有的优点在公路桥梁建设中得到广泛应用。如今，这种独特结构的桥梁能否继续为我国道路交通的发展起到积极作用，这要靠公路设计者们能否对其承载能力进行深层次的挖掘，并结合多种改造方法提高双曲拱桥的承载能力和交通通行能力。　　本课题主要结合南京周边区县的农村危桥改造工程项目，在改变双曲拱桥的受力体系后应用大型有限元软件(MIDAS/Civil)建立改造前后的双曲拱桥空间模型，并运用空间分析结合手算复核的方法对双曲拱桥在改造前后主要承重结构-拱肋进行受力分析，根据改造后超静定结构的内力重分布理论，得出通过拓宽改造双曲拱桥受力的结论，进而提高了老桥的利用价值。首先，简单介绍双曲拱桥的起源和发展，总结双曲拱桥的常见评定方法和改造技术；其次，分析双曲拱桥在实际受力中所存在的薄弱环节，结合实际问题提出解决问题思路和设计改造方法；然后，提出利用有限元软件(MIDAS/Civil)进行拱桥计算的合理性，结合桂花桥的工程改造实践，对此桥及对其提出的两个拓宽改造方法进行空间建模和空间计算；最后，利用计算结果，对老桥在改造前后的拱肋的内力变化进行分析，同时对拱肋配筋及桥台的稳定性进行验算，根据计算比较，得出桂花桥在不同的改造方法中承载能力有不同程度的提高。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1老旧双曲拱桥的现状

1.2双曲拱桥结构性能评定方法

1.3双曲拱桥常用的加固方法

1.3.1增大主拱圈截面法

1.3.2改造拱上腹拱

1.3.3铺设钢筋砼桥面

1.3.4解决主拱下挠和拱顶下缘开裂措施

1.3.5上部构造加宽措施

1.3.6桥梁下部的维修、加固

1.3.7适用于双曲拱桥维修加固的材料与工艺方法

1.3.8调整拱轴线和压力线的改造技术

1.4旧桥拓宽技术

1.5本论文研究内容与工程背景

2 拱桥实用空间分析方法

2.1概述

2.2有限元法进行拱桥计算简介

2.3问题的求解方法

2.4程序说明

3 旧桥结构性能的评估

3.1桥梁现状调查

3.2旧桥分析验算评定

3.2.1计算假定

3.2.2原桥承载力验算依据

3.2.3内力组合

3.2.4 MIDAS/Civil建模的一般步骤

3.2.5建立模型

3.3恒载内力计算

3.4活载内力计算

3.5拱肋截面强度及稳定性验算

3.6小结

4 拓宽改造结构有限元计算

4.1方法一改造设计要点

4.1.1方法一设计思路

4.1.2方法一改造详述

4.2方法一拓宽后整桥有限元计算

4.3方法一活载内力分析

4.4方法一小结

4.5方法二改造设计要点

4.5.1方法二设计思路

4.6方法二拓宽后整桥有限元计算

4.7方法二拱肋截面配筋验算

4.8方法二拱顶截面底缘裂缝宽度验算

4.9方法二小结

附表

5 移动荷载影响面分析

5.1活载影响面计算的基本原理

5.2 MIDAS/Civil的移动荷载分析

5.3利用影响面做移动荷载分析的过程

5.4拱肋控制点部分控制要素影响面图形输出

5.5利用计算得到的影响面做车辆荷载移动分析

5.6小结

6 桥台受力分析

6.1原有桥台抗滑移稳定验算

6.2地基承载力验算

6.3小结

7 结束语

7.1主要成果

7.2有待进一步研究的问题

7.3展望

参考文献