【摘 要】
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无加劲纵梁吊杆拱桥存在结构传力单一、冗余度低、整体刚度不足等问题。无加劲纵梁情况下,吊杆在环境与疲劳荷载耦合作用下更容易发生腐蚀疲劳损伤、断裂,导致桥梁垮塌。部分无加劲纵梁吊杆拱桥出现吊杆断裂、桥面垮塌的现象,对人身财产安全和交通安全造成极大的隐患。本文依托重庆市自然科学基金面上项目“荷载与电化学腐蚀耦合作用下拉索锚固系统长期性能衰变机理研究”（No.cstc2021jcyj-msxm X1159
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无加劲纵梁吊杆拱桥存在结构传力单一、冗余度低、整体刚度不足等问题。无加劲纵梁情况下,吊杆在环境与疲劳荷载耦合作用下更容易发生腐蚀疲劳损伤、断裂,导致桥梁垮塌。部分无加劲纵梁吊杆拱桥出现吊杆断裂、桥面垮塌的现象,对人身财产安全和交通安全造成极大的隐患。本文依托重庆市自然科学基金面上项目“荷载与电化学腐蚀耦合作用下拉索锚固系统长期性能衰变机理研究”（No.cstc2021jcyj-msxm X1159）,针对无加劲纵梁吊杆拱桥存在的结构性问题,对其梁拱合理刚度比、增设加劲纵梁以及加劲纵梁高度变化和桥梁跨径变化对结构静动力性能影响等方面进行了研究。本文的主要研究内容和结论如下:（1）总结了吊杆拱桥垮塌事故成因,分析了无加劲纵梁吊杆拱桥存在的结构性问题,探讨了该类桥型的加固改造方法。无加劲纵梁吊杆拱桥存在结构传力单一、冗余度低、整体刚度不足等问题。无加劲纵梁情况下,吊杆在环境与疲劳荷载作用下更容易发生腐蚀疲劳损伤、断裂,导致桥梁垮塌。在分析无加劲纵梁吊杆拱桥结构缺陷基础上,总结了该类桥梁的加固改造基本原则与技术。（2）通过有无加劲纵梁吊杆拱桥的空间有限元模型,分析了无加劲纵梁吊杆拱桥的传力特点,研究了加劲纵梁对吊杆拱桥结构刚度的影响规律。在相同的荷载工况下分析结构内力和挠度的变化,并通过某实际桥梁增设加劲纵梁加固前后的荷载试验证明了该加固方法的合理性和可行性。（3）通过调整主拱圈拱肋抗弯刚度和主梁抗弯刚度,建立不同梁拱刚度比的吊杆拱桥有限元模型,研究了梁拱刚度比对结构响应的影响规律。在不同梁拱刚度比下,结构内力、挠度和动力特性均发生变化,以原状态下吊杆拱桥的梁拱刚度比为参照值,当主拱圈拱肋抗弯刚度提高到2.50倍时是合理主拱圈拱肋抗弯刚度,当主梁抗弯刚度提高到3.00倍时是合理主梁抗弯刚度,因此该桥梁拱合理刚度比为原吊杆拱桥梁拱刚度比的1.20倍。（4）分析了无加劲纵梁吊杆拱桥增设钢纵梁加固的方法,研究了钢纵梁高度变化对结构静动力性能的影响,对比了不同跨径拱桥增设钢纵梁对结构静动力性能的影响。在相同的荷载工况下分析不同高度钢纵梁对结构内力和挠度的影响,并通过技术经济比较发现不同跨径下性价比较高的钢纵梁高度,为同类型的吊杆拱桥桥面结构加固提供依据。（5）依托主跨460m的吊杆拱桥工程,通过有限元模型分析了结构静动力性能,结合桥面线形测量结果和数值模拟结果研究了无加劲纵梁条件下的结构刚度特点,在此基础上开展了桥面结构增设钢纵梁加固方法的构造优化设计。通过四种高度钢纵梁加固后的有限元模型计算,分析该桥静动力性能的变化,发现性价比较高的钢纵梁高度为0.9m,为该桥加固改造工程提供了科学依据。
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