超载运营对大跨度钢筋混凝土桁架拱桥安全性能影响研究

发布时间：2017-08-31 04:02

  本文关键词：超载运营对大跨度钢筋混凝土桁架拱桥安全性能影响研究

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【摘要】：钢筋混凝土桁架拱桥是一种具有水平推力的拱型桁架桥,它不仅具有桁架桥自重轻、节省材料的特点,而且还有拱桥结构受力合理的特点,适用于软地基,在上世纪年代在我国各省市地区得到了广泛的应用,成为公路及农桥的重要桥型之一,为当时交通和社会经济的发展做出了重大贡献。然而随着交通量的增长,车流密度及车辆载重的大幅增加,昔日建造的相当一部分桁架拱桥出现了不同程度的病害,承载力明显下降,已经不能满足使用要求甚至威胁运营安全,因此对既有钢筋混凝土桁架拱桥进行安全性能影响研究,合理评估既有钢筋混凝土桁架拱桥的安全性,已经成为刻不容缓的问题,但目前超载运营下钢筋混凝土桁架拱桥可靠度方面的研究不多,这正是本文研究的出发点。本文以甘肃省定陇公路转体桥为工程背景,基于“随机可靠度”相关理论和方法对既有钢筋混凝土桁架拱桥在超载运营下的安全性能进行研究,研究的主要内容和结果如下:比较了新旧桥梁规范中汽车荷载和冲击系数取值的差异,推导了考虑桥面不平整度影响的冲击系数的计算公式,论述了汽车的超载和桥梁的限载标准;采用个正态概率密度函数的组合来反映车辆荷载多峰分布的特点,采用分段分布的概率密度函数来反映车辆荷载的总体情况和尾部的重车情况,并建立了实测的车辆荷载模型。选取了几种常用的桥梁结构形式(斜拉桥、刚架拱桥、连续刚构桥、连续梁桥、简支梁桥)对汽车级荷载和实测车辆荷载作用下的荷载效应值进行了对比,得出不同结构形式的桥梁实测的车辆荷载效应值均为汽车级荷载效应值的倍左右。从结构体系、构件、连接和附属设施四个方面描述了桁架拱桥的病害,分析了超载运营对桥面系、行车道板及其他主要受力构件的危害;在对混凝土劣化、钢筋锈蚀和混凝土与钢筋之间粘结力随时间变化研究的基础上,建立了结构的抗力衰减概率模型。基于以上研究成果,本文运用基于可靠度理论的验算点法对一座超载下的钢筋混凝土桁架拱桥在不考虑超载运营和考虑超载运营两种情况下的安全性能进行了研究,介绍了针对定陇公路桥的病害所采用的主要加固方法,并对加固前后行车道板的抗力和可靠性指标进行了对比分析,得出加固后结构安全可靠,抗力提高明显。
【关键词】：既有钢筋混凝土桁架拱桥 超载运营 抗力衰减 荷载效应 可靠度指标
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.2;U445.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 概述9-12
• 1.1.1 桥梁事故9-10
• 1.1.2 启示10-12
• 1.2 本文研究目的及意义12
• 1.3 桥梁安全性研究现状及存在问题12-14
• 1.3.1 国内外研究现状13-14
• 1.3.2 存在问题14
• 1.4 本文工程背景及研究的主要内容14-16
• 2 超载运营下既有桥梁结构的荷载模型16-39
• 2.1 新旧规范中汽车荷载16-21
• 2.1.1 新旧规范中的汽车荷载的比较16-17
• 2.1.2 新旧规范中冲击系数的比较17-18
• 2.1.3 考虑桥面不平整度的冲击系数的取值18-21
• 2.2 桥梁超载21-23
• 2.2.1 超载与超限的区别21-22
• 2.2.2 桥梁限载22-23
• 2.3 超载运营下汽车荷载模型23-39
• 2.3.1 常用随机过程概率模型23-27
• 2.3.2 超载运营下的车辆荷载概率模型27-37
• 2.3.3 车辆荷载模型拟定37-39
• 3 超载运营状态下钢筋混凝土桁架拱桥抗力模型研究39-49
• 3.1 钢筋混凝土桁架拱桥主要病害39-41
• 3.2 超载运营对钢筋混凝土桁架拱桥的危害分析41-43
• 3.2.1 超载对桥面系的危害41-42
• 3.2.2 超载对行车道板的危害42-43
• 3.2.3 超载对主要受力构件的危害43
• 3.3 既有钢筋混凝土结构的抗力模型43-49
• 3.3.1 混凝土劣化模型43-44
• 3.3.2 钢筋锈蚀的计算模型44-46
• 3.3.3 混凝土与钢筋之间粘结力的变化46-47
• 3.3.4 抗力概率模型47-49
• 4 超载运营下汽车荷载效应概率模型49-55
• 4.1 新旧规范中汽车荷载效应值比较49-50
• 4.2 实测车辆荷载与桥梁设计荷载效应值比较50-51
• 4.3 桥梁恒载效应概率模型51-52
• 4.4 超载运营下汽车荷载效应概率模型52-55
• 4.4.1 影响线加载计算荷载效应值52-53
• 4.4.2 超载下汽车荷载效应的概率模型53-54
• 4.4.3 评估基准期内汽车荷载效应的最大值分布54-55
• 5 超载运营对钢筋混凝土桁架拱桥安全性影响分析55-81
• 5.1 基于可靠性理论的分析方法（验算点法）55-57
• 5.2 桥梁基本概况57-59
• 5.3 结构承载力计算59-67
• 5.3.1 活载影响修正系数ξ_q59-62
• 5.3.2 结构承载力计算62-67
• 5.4 超载对既有钢筋混凝土桁架拱桥安全性影响分析67-75
• 5.4.1 荷载效应计算67-69
• 5.4.2 抗力计算69-70
• 5.4.3 正常运营下结构可靠性指标计算70-72
• 5.4.4 超载运营下结构可靠性指标计算72-75
• 5.5 超载对加固后钢筋混凝土桁架拱桥安全性影响分析75-81
• 5.5.1 定陇公路转体2#桥的主要维修加固方法75-77
• 5.5.2 加固后控制截面承载能力计算77-78
• 5.5.3 加固后行车道板可靠性指标计算78-81
• 6 结论与展望81-83
• 6.1 结论81-82
• 6.2 进一步需要研究的问题82-83
• 致谢83-84
• 参考 文献84-86
• 攻读学位期间的研究成果86

【参考文献】

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本文编号：763320