钢管拱桥损伤后的力学行为研究

发布时间：2021-04-06 20:07

　　钢管混凝土拱桥作为一种在大、中跨桥梁领域具有一定优势的桥型,在我国有着十分广阔的应用前景。据统计,我国有很多钢管拱桥服役年限已超过30年,在服役期间受到各种不利因素的影响,导致吊杆和拱肋等关键构件发生损伤,严重影响桥梁的安全性能。为了研究钢管拱桥在关键构件损伤后其吊杆索力和系梁挠度的变化规律,掌握桥梁的健康状况,本文拟对钢管拱桥的吊杆和拱肋损伤进行分析研究。以曹妃甸矿石码头某栈桥为研究对象,采用有限元软件Midas Civil建立钢管混凝土拱桥的三维有限元模型,首先研究了拱桥在无损状态时,温度荷载和移动荷载的分别作用对吊杆索力和系梁挠度的影响。然后研究了单根吊杆损伤5%、10%、15%、20%、30%和50%以及双吊杆损伤20%时,恒载和移动荷载的分别作用对吊杆索力和系梁挠度的影响。最后研究了局部拱肋损伤10%、20%、30%、50%和全拱肋损伤5%、10%、15%、20%和30%时,吊杆索力和系梁挠度的变化规律。结果表明,吊杆索力和系梁挠度随温度变化成线性变化。吊杆损伤、拱肋损伤会导致损伤处吊杆索力明显降低,对邻近的几根吊杆索力也有显著的影响,对远处的吊杆索力几乎无影响。吊杆损伤会引... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

綦江彩虹桥垮塌事故现场图

图 1-1 綦江彩虹桥垮塌事故现场图(2)宜宾小南门桥事故原因：吊杆断裂2001 年 11 月 7 日凌晨 4 点，从四川南部宜宾进入云南的咽喉要道宜宾南门大桥发生悬索及桥面断裂事故，桥两端同时塌陷，造成交通及市外通讯中断。事故是连接拱体和桥面预制板的 4 对 8 根钢缆吊杆断裂，北端长约 10 m、南端长 20 余米的桥面预制板发生坍塌。两边的断裂处都是在主桥与引桥的结合点，因受力不均，一边垮塌后，使桥面的支撑力发生波浪形摆动，造成另一边也垮塌。事故现场图片如图 1-2 所示。

图 1-3 孔雀河大桥垮塌事故现场图从以上种种桥梁垮塌事故中可以看出，吊杆作为钢管拱桥重要的组成部分和传力构件，一旦发生破坏，就可能引发重大的工程事故。因此，有必要研究桥梁重要构件损伤后的吊杆索力和系梁挠度的变化情况，用以判断钢管拱桥的力学性能，不仅可以发现结构早期的损伤，节约维修费用，甚至于避免灾难性事故的发生；又可以为经济可靠的利用现有桥梁提供依据，起到保证桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命的作用。本文拟通过模拟钢管混凝土拱桥的吊杆和拱肋可能出现的损伤，分析研究吊杆和拱肋损伤之后结构的力学行为（包括吊杆索力和系梁挠曲变形）变化规律，以便在实际工程中，能通过对钢管混凝土拱桥损伤后测得的索力和挠度变化结果来分析判断结构的损伤位置和损伤程度，从而进一步判断桥梁的健康状态与安全性能，为后期的维护加固提供参考。1.2 国内外研究现状

【参考文献】：
期刊论文
[1]结构损伤对系杆拱桥结构性能的影响研究[J]. 孙广俊,李正嘉,章世祥,武建.  桥梁建设. 2018(02)
[2]锈胀钢筋混凝土拱肋承载力试验与模拟[J]. 马亚飞,王磊,张建仁.  工程力学. 2017(03)
[3]拱桥在役损伤吊杆破断安全性研究[J]. 夏欢,金晓勤,晏班夫.  中外公路. 2017(01)
[4]支架现浇刚性系杆拱桥的吊杆施工张拉力确定方法[J]. 黄天立,傅金龙.  桥梁建设. 2016(05)
[5]脱空对钢管混凝土单圆管拱肋面内承载力的影响[J]. 云迪,郑皓文,周贺.  建筑结构学报. 2015(S1)
[6]曲率模态方法对系杆拱桥的损伤识别[J]. 黄成,罗韧,韩晓健.  南京工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]刚性系杆拱桥更换吊杆的施工监控[J]. 张西强,赵云强,陈慧.  桥梁建设. 2014(05)
[8]中承式拱桥吊杆损伤研究及有限元分析[J]. 郭云峰.  公路与汽运. 2014(04)
[9]拱桥短吊杆动力特性分析[J]. 杨建喜,陈惟珍,古锐.  桥梁建设. 2014(03)
[10]吊杆损伤对钢管混凝土拱桥动力特性的影响[J]. 陈景星,冯忠居,胡锋.  公路交通科技. 2013(03)

博士论文
[1]桥梁构件局部热点应力分析及其疲劳损伤累积过程模拟[D]. 周太全.东南大学 2003

硕士论文
[1]基于桥梁准静力影响面快速损伤诊断的试验研究[D]. 张剑阳.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于准静力影响面的桥梁结构损伤快速诊断方法研究[D]. 唐旭.哈尔滨工业大学 2015
[3]桥梁结构损伤识别方法研究[D]. 崔文涛.青岛理工大学 2013
[4]钢管混凝土拱桥调查及其脱空问题研究[D]. 苏俊臣.西南交通大学 2012
[5]混凝土桥梁结构损伤及损伤加固[D]. 李义.合肥工业大学 2004



本文编号：3122054