组合框架桥沉陷及安全状态监测与评估研究

发布时间：2019-09-12 11:27

【摘要】：组合框架桥作为一种新型桥梁结构，可适应较大地表变形，在采煤沉陷区铁路、公路工程中应用较多。当采煤引起的地表剧烈变形使桥梁遭受严重损害甚至倒塌，因此应对采煤沉陷区组合框架桥安全状态进行监测与评估，以及时、准确地发现桥梁病害并做出预警，保证矿区正常生产生活需要，促进矿区可持续发展。 本文以矿区桥涵工程受开采沉陷影响的安全监测与评估为背景，通过数值模拟、理论分析对组合框架桥在开采沉陷影响下的内力演化规律进行分析研究，得到了框架桥在曲率、倾斜变形作用下，桥体应力集中区域和主应力大小、方向的变化规律，提出了桥涵沉陷安全监测阈值的确定方法。即在曲率、倾斜变形作用下，应力集中区域出现在箱形框架桥顶板、底板、侧墙的1/4或1/2处以及腋角中心和边缘，且最大拉、压应力均出现在结构表面，其中主应力方向一般与框架桥纵向（X轴）或竖向（Y轴）方向夹角小于4°，其中当曲率半径大于2000m时，曲率半径圆心位置对桥体结构受力基本没有影响。 基于数值模拟研究结果并结合相关工程安全评估方法，，建立了采煤沉陷区组合框架桥安全状态评估模型，提出了设立特殊结构、地表变形等层次指标和模型评估标准，为矿区桥涵安全评估提供了可借鉴的模型和方法。 基于安全评估模型和结构健康监测技术，提出由传感器、数据采集与传输、数据管理与评估三个子系统构成的安全监测系统，并确定了系统工作流程、内容以及适用于采煤沉陷区桥涵的安全监测项目，并采用Visual Basic6.0开发了矿区桥涵沉陷安全监测与评估系统，实现了图形显示、安全预警、安全评估等功能。最后，将采煤沉陷区安全监测与评估研究内容应用于淮南某矿区铁路桥的沉陷安全监测工程中，验证了安全监测系统及评估方法的可行性。
【图文】：

论troduction究背景及意义（Research Objective and Significance）年来，太阳能、地热能、风能、海洋能等各类新能源技术不断成熟，但煤国最重要的能源[1]，随着煤炭资源日益减少，煤矿开采范围扩大至城市、桥梁下面，对基础设施造成严重的影响和破坏[2]。同时，在矿区条件的制路和桥梁只能建在采煤沉陷区地表，无法回避采煤沉陷地表变形的影响，矿济河铁路中桥建于谢桥矿首采区[3]，如图 1-1，龙口运煤专用铁路在采[4]等。桥梁一旦建在采煤沉陷区的上方，由于继续采矿或老采空区“活化大幅度下沉，部分地表变形量达到“米”级，远远超过了现行的设计规的桥体安全可能造成严重影响，如桥体开裂、板桥错位等，受到的破坏不可

硕士学位论文运输运能大，效率高，运输成本低[5]，对煤矿运输起着极其重要的作用，采空区“活化”后地表产生超大变形，对其上桥涵造成很大影响。箱形框表变形产生应力集中，或者较大位移导致挤压破坏，一旦这些病害出现，的正常生产，还极易引发矿区群众群体性事件，加剧地矿矛盾。因此，在型桥体结构形式、桥梁重要交通作用等多重因素下，组合框架桥的桥体安要，必须对其进行安全监测和及时、客观、科学的安全状态评估。目的发现桥梁病害，内力状态的不利改变以便于实时掌握桥涵的安全状况并做桥梁可能出现的病害做出及时预警。因此，对采煤沉陷区组合框架桥进行估的研究对于桥体正常使用和预警具有重要意义。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U446

【参考文献】

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本文编号：2535097