預(yù)應(yīng)力折線形鉸接鋼拱加固拱橋設(shè)計參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、拱橋結(jié)構(gòu)是公路交通的重要組成部分，拱橋病害診治與加固對提升路網(wǎng)運輸能力、社會運行效率具有重要作用。拱橋加固技術(shù)分為被動加固與預(yù)應(yīng)力主動加固兩類，加固設(shè)計必須考慮分階段受力，預(yù)應(yīng)力主動加固對新1日結(jié)構(gòu)共同受力、減少應(yīng)變滯后、提高材料利用效率等有重要意義，開展預(yù)應(yīng)力折線形鉸接鋼拱加固拱橋設(shè)計參數(shù)優(yōu)化研究對實現(xiàn)拱橋預(yù)應(yīng)力加固可設(shè)計具有重要理論意義與工程價值。
　　本文以拱橋加固參數(shù)試驗研究為基礎(chǔ)，結(jié)合大量有限元分析統(tǒng)計，對預(yù)應(yīng)力折線形鉸

2、接鋼拱加固技術(shù)，從加固效果評價指標(biāo)與加固設(shè)計參數(shù)兩個方面進(jìn)行了定性與定量研究，主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)預(yù)應(yīng)力折線形鉸接鋼拱主要從改善主拱圈壓力線與拱軸線重合程度、恒載下主拱圈預(yù)變形等角度實現(xiàn)拱橋加固，加固過程對主拱圈卸載，從而主動閉合主拱圈結(jié)構(gòu)性裂縫，充分利用主拱圈自身承載潛力，提高拱橋承載能力，因此該加固技術(shù)特別適用于成橋線形不佳、再次加固或需臨時超載通行的拱橋。
　　(2)結(jié)合拱橋加固受力特點，基于加固目的與約束條

3、件，進(jìn)行了大量有限元計算，推導(dǎo)、分析了控制截面關(guān)鍵指標(biāo)、彎曲應(yīng)變能、偏心距積分面積、最大偏心距、控制截面撓曲回升效率等拱橋加固效果評價指標(biāo)與加固設(shè)計主要參數(shù)關(guān)系及各指標(biāo)適用范圍，分析顯示四段式折線形鉸接鋼拱加固拱橋兩側(cè)鉸座對稱布置在接近未加固狀態(tài)主拱圈正彎矩峰值截面時加固效率較高，繼而引出了加固臨界頂推力概念，加固頂推超過臨界頂推力對拱橋承載不利。
　　(3)基于前述加固效果評價指標(biāo)與主要加固設(shè)計參數(shù)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了圬工拱橋加固探索

4、試驗，以杠桿法配重模擬拱上建筑恒載，設(shè)計三組正交試驗，分析了控制截面應(yīng)變、撓度與鉸座數(shù)量、鉸座位置、拱腳段壓桿頂推力等主要加固設(shè)計參數(shù)關(guān)系。提出可通過控制截面回升效率指標(biāo)優(yōu)化布置鉸座，使鉸座數(shù)量、鉸座位置與主拱圈線形相適應(yīng)，可通過恒、活載作用下加固效果評價指標(biāo)與頂推力關(guān)系曲線優(yōu)化頂推力，改善主拱圈受力狀態(tài)。試驗實測應(yīng)變、撓度等數(shù)據(jù)變化規(guī)律與有限元分析基本一致，提出整體加固設(shè)計應(yīng)結(jié)合幾何分析與力學(xué)分析進(jìn)行。
　　(4)理論推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)

5、力折線形鉸接鋼拱加固技術(shù)的摩擦損失與錨固變形損失計算公式，結(jié)合加固試驗實測壓桿應(yīng)變數(shù)據(jù)，對比分析了摩擦損失與壓桿軸力、摩擦系數(shù)、軸力傳入/傳出角度等參數(shù)相關(guān)關(guān)系，建議通過墊板、潤滑劑等措施降低摩擦系數(shù)以減少鉸座摩擦損失。
　　(5)根據(jù)試驗方案建立有限元非線性靜力分析模型，分析、驗證了主拱圈開裂荷載因子、塑性發(fā)展過程、拱橋承載能力與鉸座數(shù)量、鉸座位置、頂推力等加固設(shè)計主要參數(shù)關(guān)系，分析表明加固設(shè)計應(yīng)重視拱腹與墩臺表面的連接性能，頂