橋梁結(jié)構(gòu)極限承載力分析和安全性評(píng)估.pdf

1、橋梁是公路交通運(yùn)輸?shù)难屎砗蜆屑~，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中起著非常重要的作用。隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)，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(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和安全性進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)。安全評(píng)價(jià)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(jìn)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(jì)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(qiáng)度的關(guān)系，提出了單元承載比的概念和表達(dá)式，以之表征單元臨近屈服的程度。進(jìn)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(zhǔn)承載比等參數(shù)。利用單元變形能在相鄰迭代計(jì)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(jìn)而采用Banach不動(dòng)點(diǎn)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(guò)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(jì)算速度快、計(jì)算精度高、穩(wěn)定性好、格式簡(jiǎn)單易于程序?qū)崿F(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。
　　 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(duì)斜板和異形板等幾種典型橋梁結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了極限承載力分析，同時(shí)編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。通過(guò)將計(jì)算結(jié)果與模型橋梁的試驗(yàn)結(jié)果相比較，驗(yàn)證了彈性模量縮減法具

4、有較高的計(jì)算精度和計(jì)算效率，且數(shù)值穩(wěn)定性較好、收斂速度較快。同時(shí)討論了各種參數(shù)對(duì)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(qiáng)度和含鋼率等有關(guān)參數(shù)對(duì)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(píng)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(jì)算方法，可以據(jù)此對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行定量計(jì)算和評(píng)估。同時(shí)以模型拱橋?yàn)槔f(shuō)明了橋梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的步驟和方法。
　　 5.以南寧市那莫大橋?yàn)槔?，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(jì)算了那莫大橋的極限承載力，并詳細(xì)研究了拱肋混凝土強(qiáng)度、拱肋鋼管的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)、含鋼率等因素對(duì)那莫大橋承載能力的影響。然