橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力分析和安全性評估.pdf

1、橋梁是公路交通運輸?shù)难屎砗蜆屑~，在國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展中起著非常重要的作用。隨著服役時間的增長，橋梁結(jié)構(gòu)及其建筑材料的性能在外界環(huán)境和內(nèi)部因素的交互作用下將不可避免地發(fā)生劣化衰變，承載能力下降，從而影響橋梁的安全工作。因而需要對橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和安全性進行正確的評價。安全評價的重要內(nèi)容是分析橋梁結(jié)構(gòu)的整體安全性和控制截面的安全性。
　　 本文研究建立了橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力分析的彈性模量縮減法，進而研究了橋梁結(jié)構(gòu)整體安全系數(shù)和截面

2、安全系數(shù)的計算方法，據(jù)此分析橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。主要工作和結(jié)論有：
　　 1.根據(jù)單元截面內(nèi)力和截面強度的關(guān)系，提出了單元承載比的概念和表達式，以之表征單元臨近屈服的程度。進一步地以單元承載比為控制參數(shù)，定義了單元承載比均勻度和基準承載比等參數(shù)。利用單元變形能在相鄰迭代計算步之間保持平衡的關(guān)系，研究建立了結(jié)構(gòu)極限承載力分析的彈性模量縮減法。進而采用Banach不動點原理，分析了彈性模量縮減法的收斂性。該方法可以利用線彈性有限元法求

3、解結(jié)構(gòu)塑性極限荷載。通過算例分析表明，彈性模量縮減法有較廣泛的適用范圍，且具有計算速度快、計算精度高、穩(wěn)定性好、格式簡單易于程序?qū)崿F(xiàn)等優(yōu)點。
　　 2.在研究建立結(jié)構(gòu)極限承載力分析的彈性模量縮減法的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋼筋混凝土板橋的結(jié)構(gòu)特性，將彈性模量縮減法引入到板橋結(jié)構(gòu)承載力分析中。分別對斜板和異形板等幾種典型橋梁結(jié)構(gòu)形式進行了極限承載力分析，同時編制了相應的計算程序。通過將計算結(jié)果與模型橋梁的試驗結(jié)果相比較，驗證了彈性模量縮減法具

4、有較高的計算精度和計算效率，且數(shù)值穩(wěn)定性較好、收斂速度較快。同時討論了各種參數(shù)對鋼筋混凝土板橋結(jié)構(gòu)承載力的影響。
　　 3.基于鋼管混凝土統(tǒng)一理論，研究建立了鋼管混凝土拱橋極限承載力分析的彈性模量縮減法，并分析了矢跨比、混凝土強度和含鋼率等有關(guān)參數(shù)對鋼管混凝土拱橋極限承載力的影晌。
　　 4.基于橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力分析的彈性模量縮減法，研究建立了橋梁結(jié)構(gòu)安全評估的新方法。利用彈性模量縮減法以及承載比參數(shù)，研究建立了橋梁整

5、體安全系數(shù)和截面安全系數(shù)的計算方法，可以據(jù)此對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性進行定量計算和評估。同時以模型拱橋為例說明了橋梁結(jié)構(gòu)安全評估的步驟和方法。
　　 5.以南寧市那莫大橋為例，在建立該橋梁有限元分析模型的基礎(chǔ)上，利用彈性模量縮減法研究了那莫大橋的承載能力，分別采用跨中集中荷載、全跨均布荷載和兩種荷載共同作用的三種加載方式計算了那莫大橋的極限承載力，并詳細研究了拱肋混凝土強度、拱肋鋼管的強度標號、含鋼率等因素對那莫大橋承載能力的影響。然