中、下承式拱桥吊杆病害分析及更换技术研究

作     者：姜可军 

作者单位：华北水利水电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何伟

授予年度：2021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：吊杆更换 吊杆破损 有限元 吊杆张拉 

摘      要：拱桥作为中国最古老的桥型之一,以刚度大、经济实用、造型美观等优点,得到广泛的应用。由于早期建造的中、下承式系杆拱桥,在设计之初对吊杆重视程度不足,吊杆常常是最先被破坏的构件。中、下承式系杆拱桥单根吊杆破坏将引起全桥索力的重分布,进而导致其余部分吊杆超强度后断裂,最终导致全桥坍塌。可见,对吊杆的病害安全及吊杆更换研究不容忽视。本文以郑州刘江黄河大桥为背景,概述了中、下承式系杆拱桥的发展、吊杆更换技术特点及研究现状,总结了系杆拱桥吊杆常见病害及原因,重点研究临时吊杆法、临时支架法和直接更换吊杆对桥梁结构的影响,分析三种吊杆更换方法更换吊杆过程中结构受力性能。从静力、动力特性角度对采用不同方法更换吊杆过程中,对桥梁结构的内力和变形进行分析。分析表明,吊杆更换对吊杆所在一侧的桥梁构件影响大于对另一侧,中间吊杆更换对拱肋和系杆梁的影响大于边吊杆更换;当使用临时吊杆法对系杆拱桥进行吊杆更换时,对该吊杆下端系杆梁控制截面处的弯矩影响较临时支架法和直接更换法小;吊杆更换导致系杆梁和拱肋控制截面处弯矩变化,进而引起其控制截面应力变化。采用临时吊杆法对吊杆进行更换对系杆梁、拱肋和横梁弯矩的影响最小,对结构的安全影响最小。分析吊杆拉索、锚具和防护破损的原因,将更换的新吊杆要做好防腐工作,确保吊杆在更换及运营过程中结构的安全,防止因吊杆断裂而导致桥梁垮塌。