双曲拱桥连续桥面系改造新技术

作     者：蔡青 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵旭东

授予年度：2011年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：双曲拱桥 旧桥改造 连续桥面 温度变形 现场试验 施工要点 

摘      要：通过重建桥面系来改造主体结构良好且桥面宽度能够满足现在及将来一段时间交通发展要求的双曲拱桥是一种经济可行的方法。湖南大学桥梁工程研究所将连续配筋混凝土桥面系+沥青混凝土面层这种桥面形式引入双曲拱桥桥面系改造设计中,很好地克服了双曲拱桥传统桥面结构形式受力性能的不足之处。由于将连续配筋混凝土桥面应用于双曲拱桥桥面系改造工程在全国尚属首次,所以本文将重点分析这种新型改造技术对连续桥面系和双曲拱桥主体结构之间受力的影响,主要内容如下： (1)使用桥梁有限元计算软件Midas Civil建立了双曲拱桥裸拱模型以及带完整拱上建筑和桥面系的全桥模型。在建模时,根据有限元理论和实桥各组成部分结构和受力特点正确选择了材料本构关系、截面形式、单元类型以及合理的边界条件;并且根据主拱温度变形引起的连续配筋混凝土桥面系内纵向钢筋应力的有限元计算值和现场实测值之间的误差大小验证了本文中有限元计算模型的正确性。 (2)研究了双曲拱桥使用连续桥面系改造技术后其主拱圈在温度作用下的附加内力和变形;通过与改造前桥面形式下的主拱圈温度附加内力变形作比较的分析结果表明：连续桥面系的约束作用基本不会放大温度附加作用对的主拱圈的不利影响。分析了双曲拱桥使用连续桥面系改造技术后的动力性能,加固后主桥前五阶自振频率与改造前对应各阶频率之比在1.03左右,说明连续桥面系加强了双曲拱桥的整体刚度。 (3)通过在连续桥面系内埋设应变计,对应变数据进行18个月的观测采集,然后对现场试验数据进行分析整理,并与有限元模型计算结果对比可知：连续桥面系在主拱圈温降变形的作用下,截面最大拉应变出现在各墩顶上方,其中纵向钢筋的最大拉应力实测值为119.8MPa;桥面混凝土在温降荷载作用下虽有微小横向裂缝产生,但裂缝宽度随大气温度升高而又逐渐减小;现场观测过程中没有发现沥青混凝土上面层反射裂缝的出现。 (4)根据双曲拱桥和连续配筋混凝土桥面系的主要受力特性,总结出了连续桥面系新技术改造双曲拱桥的施工技术要点。