預應力折線形鉸接鋼拱加固拱橋設計參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、拱橋結構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運輸能力、社會運行效率具有重要作用。拱橋加固技術分為被動加固與預應力主動加固兩類，加固設計必須考慮分階段受力，預應力主動加固對新1日結構共同受力、減少應變滯后、提高材料利用效率等有重要意義，開展預應力折線形鉸接鋼拱加固拱橋設計參數(shù)優(yōu)化研究對實現(xiàn)拱橋預應力加固可設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，結合大量有限元分析統(tǒng)計，對預應力折線形鉸

2、接鋼拱加固技術，從加固效果評價指標與加固設計參數(shù)兩個方面進行了定性與定量研究，主要研究內容包括:
　　(1)預應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構性裂縫，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)結合拱橋加固受力特點，基于加固目的與約束條

3、件，進行了大量有限元計算，推導、分析了控制截面關鍵指標、彎曲應變能、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與加固設計主要參數(shù)關系及各指標適用范圍，分析顯示四段式折線形鉸接鋼拱加固拱橋兩側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與主要加固設計參數(shù)相關關系進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，設計三組正交試驗，分析了控制截面應變、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計參數(shù)關系。提出可通過控制截面回升效率指標優(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，可通過恒、活載作用下加固效果評價指標與頂推力關系曲線優(yōu)化頂推力，改善主拱圈受力狀態(tài)。試驗實測應變、撓度等數(shù)據(jù)變化規(guī)律與有限元分析基本一致，提出整體加固設計應結合幾何分析與力學分析進行。
　　(4)理論推導了預應

5、力折線形鉸接鋼拱加固技術的摩擦損失與錨固變形損失計算公式，結合加固試驗實測壓桿應變數(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)相關關系，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、頂推力等加固設計主要參數(shù)關系，分析表明加固設計應重視拱腹與墩臺表面的連接性能，頂