中、下承式钢筋混凝土箱型拱桥桥道系稳固性研究

发布时间：2020-03-20 19:14

【摘要】：钢筋混凝土箱型拱桥起源于拱桥拱圈轻型化探索的进程之中,以其自身独特的优点被广泛应用,但近年来发生了多起拱桥桥道系结构垮塌的事故,且事故多集中于中、下承式拱桥,表现为吊杆断裂引发桥道系的连续垮塌,属于结构稳固性的研究范畴。目前针对中、下承式钢筋混凝土箱型拱桥桥道系连续垮塌机理的研究不多,桥道系稳固性评价指标尚不完善。本文在总结中、下承式拱桥桥道系垮塌事故的基础上,结合在役箱型拱桥桥道系的结构特点,以某中承式钢筋混凝土箱型拱桥为背景,通过理论计算和数值模拟的方式研究了吊杆断裂下悬吊桥道系连续垮塌的机理,并探讨了悬吊桥道系稳固性的评价方法。研究的主要内容。及成果如下:(1)总结了拱桥垮塌事故原因,分析了典型悬吊桥道系结构形式总结了国内中、下承式拱桥的垮塌事故,分析了垮塌拱桥桥道系的结构特点,结论表明吊杆断裂是引发桥道系连续垮塌的外因,采用横梁受力为主的悬吊式桥道系是垮塌的内因,归纳整理了结构稳固性的理论研究、评价指标和抗连连续倒塌设计规范的发展与现状。(2)分析了悬吊桥道系的静、动力性能,研究了吊杆骤断的冲击系数针对横梁受力为主的悬吊式桥道系,从静力分析的角度,研究了桥道系结构中横梁、桥面板的受力和变形,得出影响桥道系力学性能的影响因素;从动力分析的角度,研究了吊杆破断对简化桥道系结构的冲击作用,将骤断吊杆模拟为反向等效冲击荷载,应用ABAQUS软件分析了模型边吊杆和中间吊杆不同断裂情况下的动力冲击放大系数?,结论表明?取值在1.5~1.8之间,满足通常假设的桥梁结构?值取为1.5~2.0的范围。(3)研究了桥道系结构的破坏指标,提出了桥道系连续垮塌的分析流程以吊杆最大允许拉应力作为破断指标,以吊杆横梁间桥面相对位移作为桥面板的垮塌指标,利用ABAQUS软件对实例拱桥的钢筋混凝土桥面板建立精细化模型,分析得出桥面板垮塌前后的桥面相对位移最大值。提出了基于拆除构件法的悬吊式桥道系连续垮塌分析方法,并给出中、下承式钢筋混凝土箱型拱桥桥道系连续垮塌分析流程。(4)模拟了吊杆断时桥道系的垮塌过程,分析了桥道系的垮塌机理利用ABAQUS瞬态动力分析对实例拱桥进行桥道系垮塌过程模拟,采用拆除构件法分析了不同吊杆断列组合对桥道系中桥面板的位移、应力的影响和对相邻吊杆拉应力的影响。结果表明,单根吊杆断时桥面未发生垮塌,中间长吊杆断对桥面的位移影响较大,短吊杆断对其余吊杆的应力影响较大,且吊杆断裂对相邻吊杆影响最大;同侧相邻两根吊杆同时断裂时会引发桥道系的连续垮塌;同一横梁上下游两根吊杆断时,仅中间长吊杆同时断会引发桥道系的连续垮塌。(5)探讨了悬吊桥道系稳固性的评价方法,评价了实例模型的稳固性探讨了基于吊杆损伤断裂的中、下承式钢筋混凝土箱型拱桥桥道系稳固性评价方法,通过计算吊杆断裂后桥道系剩余构件的冗余度,将构件冗余度最小值作为桥道系的稳固性指标。对实例拱桥做了稳固性评价,并与实例模型桥道系连续垮塌过程进行比照,结果表明基于结构冗余度的桥道系稳固性评价方法与模拟情况较为吻合。
【图文】：

(e) 宜宾小南门大桥吊杆 (f) 宜宾小南门大桥锚头断裂部分桥面跨塌 锈蚀钢绞线发生断裂图 1.1 钢筋混凝土箱型拱桥典型病害011 年 7 月 14 日建成 11 年的福建武夷山公馆大桥发生吊杆断裂、桥面重大事故，该事故中一辆旅游大巴落入河中，导致 1 人当场死亡，22调查，，事故原因是吊杆的疲劳破坏，在严重超载、超限的车辆运行下继而引发连锁效应，造成拱桥桥面的整体垮塌，如图 1.2 所示。此次事

(e) 宜宾小南门大桥吊杆 (f) 宜宾小南门大桥锚头断裂部分桥面跨塌 锈蚀钢绞线发生断裂图 1.1 钢筋混凝土箱型拱桥典型病害 7 月 14 日建成 11 年的福建武夷山公馆大桥发生吊杆断裂、桥事故，该事故中一辆旅游大巴落入河中，导致 1 人当场死亡，2，事故原因是吊杆的疲劳破坏，在严重超载、超限的车辆运行下引发连锁效应，造成拱桥桥面的整体垮塌，如图 1.2 所示。此次关部门对吊杆拱桥的大普查。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.22

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王石磊;高岩;张勇;;以钢横梁受力为主的拱桥桥面系病害分析与加固方案探讨[J];铁道建筑;2010年06期

2 叶列平;林旭川;曲哲;陆新征;潘鹏;;基于广义结构刚度的构件重要性评价方法[J];建筑科学与工程学报;2010年01期

3 刘晶波;刘阳冰;闫秋实;韩强;;基于性能的方钢管混凝土框架结构地震易损性分析[J];土木工程学报;2010年02期

4 曲兆乐;石雪飞;李小祥;阮欣;;斜拉桥拉索断裂损伤的动力过程模拟方法研究[J];结构工程师;2009年06期

5 何泽军;;吊杆形式对下承式拱桥力学性能的影响[J];湘潭师范学院学报(自然科学版);2009年02期

6 滕军;涂俊;陈宜言;吴红军;孙占琦;;吊杆布置对拱桥破损安全性能的影响[J];工程抗震与加固改造;2008年06期

7 高扬;刘西拉;;结构鲁棒性评价中的构件重要性系数[J];岩石力学与工程学报;2008年12期

8 陈宜言;汤国栋;廖光明;姜瑞娟;谢北成;;拱式桥梁破损安全吊杆及其系统研究[J];四川大学学报(工程科学版);2008年01期

9 方召欣;李惠强;;基于能量观点的结构安全性与鲁棒性[J];建筑结构学报;2007年S1期

10 谷音;范立础;;结构抗连锁倒塌问题研究[J];自然灾害学报;2007年06期

相关博士学位论文 前1条

1 聂云靖;在役钢—混凝土组合桥面系中承式吊杆拱桥健康监测关键技术研究[D];太原理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 余江昱;系杆拱桥吊杆的破损-安全设计研究[D];东南大学;2015年

2 邵国涛;大跨径钢管混凝土拱桥易损性分析[D];长安大学;2014年

3 李磊磊;大跨径中承式拱桥吊杆更换理论分析与设计方法研究[D];长安大学;2012年

4 郝建忠;中承式拱桥吊杆更换研究[D];长安大学;2011年

5 陈清华;Y特大桥桥面系病因及加固方案受力性能研究[D];中南大学;2011年

6 何嘉;拱式桥梁及其吊杆的破损安全性能研究[D];昆明理工大学;2010年

7 张淼;钢筋混凝土箱型拱桥病害分析及维修加固方法研究[D];西南交通大学;2009年

8 胡免缢;大跨中承式钢管混凝土拱桥合理桥道系应用研究[D];重庆交通学院;2004年

9 卢致强;钢筋混凝土板的有限元法分析[D];西南交通大学;2003年

10 孔庆凯;大跨中承式拱桥短吊杆结构行为研究[D];西南交通大学;2003年

本文编号：2592068