【硕士论文】钢筋混凝土桥梁结构动力特性研究及其应用.pdf

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要随着桥梁建设的不断发展，桥梁结构的形式与功能日益复杂，人们对现代桥梁的质量和寿命也越来越重视，经过长期使用，桥梁结构难免发生各种各样的损伤。对老桥的加固、修缮和拓宽成为急待解决的问题，并且旧桥的拓宽对于满足日益增长的交通是一个有效的办法。本文运用数值分析和现场测试的方法，对拓宽后桥梁结构改善效果以及新、老桥协同工作的情况进行了研究。首先，论文介绍了当前国内外桥梁结构改造的一些新方法。在桥梁结构改造中结构检测技术是必不可少的一部分，它是合理选取改造方案的依据，也是评价改造效果的参数，进而介绍了目前较多采用的自然环境激

2、励下结构模态参数识别的方法。第二，简要介绍了钢筋混凝土结构的本构关系模型和桥梁结构有限单元分析的基本理论。根据钢筋混凝土结构的本构关系建立数学模型反映各种受力情况下材料的应力应变关系。有限元分析的基本理论包括有限元分析方法、步骤和单元等。为后面实际工程的有限元建模提供理论依据和设计参数。第三，以河南信阳潢川桥为算例，用有限单元法对潢川桥作动力分析，得到了潢川桥旧桥模态参数的理论值，分析现场测试信号得到了该桥华中科技大学硕士学位论文1绪论1．1本文研究的目的与意义经济发展的重要标志之一是交通运输业的发展，可以说交通运输业是经济发展中的“先行者”

3、。近20多年来，我国公路建设事业蓬勃发展，公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高，尤其是“九五”期间，国家进一步加大了基础设施建设投资，公路面貌日新月异。但是，我国幅员辽阔，在国民经济整体中，公路交通基础设施的“瓶颈”制约因素，并没有得到根本的缓解。桥梁结构由于先天和后天的诸多原因都存在有缺陷，这些缺陷称之为损伤【”。其中有设计造成的先天性损伤，有施工造成的原生性损伤，也有在运营管理期间由于超负荷使用或者是外部环境作用造成的后天性损伤。随着桥梁建设的不断发展，桥梁结构的形式与功能日益复杂，人们对现代桥梁的质量和寿命也越来越重视，经过长期

4、使用，桥梁结构难免发生各种各样的损伤。很显然，如果对这些损伤不采取任何措施，任其自由发展下去，势必会对桥梁的安全性、可靠性造成很大的威胁，人民的生命财产也将蒙受巨大损失。这也绝非危言耸听，例如中外闻名的美国塔科玛海峡大桥【1】的坠毁就是一个典型的例子，虽然这次大桥坠毁事件并没有大的人员伤亡，但它带给国家的经济损失却是巨大的。近几年来，我国也有几座桥梁倒塌的例子，曾经被媒体炒得沸沸扬扬的重庆綦江县綦河(长江支流)彩虹桥【2J倒塌事故就是其中一个例子。出于此种考虑，有必要对桥梁结构进行损伤检测，并且判断出这些损伤的位置和程度，给出桥梁结构的综合健

5、康状况评估，并据此对其加固和修复，提高桥梁结构的安全可靠性，延长其寿命。全面系统地对既有的钢筋混凝土桥梁结构进行现场检测分析已经成为评估桥梁安全可靠性的强有力手段之一。自从水泥问世以来，土木工程出现了一个质的飞跃。钢筋混凝土的价格低廉、成形容易、经久耐用等优点，使之几乎取代了其他所有的建筑材料。可以说现代人类已经置身于钢筋混凝土的世界之中。因此，在桥梁结构中，钢筋混凝土桥梁显然具华中科技大学硕士学位论文有十分重要的地位。但是随着时间的推移，号称“永久结构”的钢筋混凝土也出现了原先人们所没有认识到的危害，如混凝土的老化、碳化以及钢筋的锈蚀等许多

6、不可逆的物理、化学变化，使钢筋混凝土的寿命在很大程度上打了折扣。接踵而来的结构事故，让工程界不得不重视钢筋混凝土结构的质量问题和使用情况。因此针对混凝土材料的检测技术也迅速发展起来。随着时间的推移，新建的桥梁终究都会成为旧桥。桥梁和其他建筑物一样，其“生命周期”亦不外乎以下三个阶段：建造、使用和老化。在桥梁续存期间内，车辆(特别是超重车辆1行驶以及外界各种因素作用和影响，导致桥梁结构发生病害、出现缺陷，严重影响到桥梁正常使用。公路桥梁造价昂贵，且在公路交通运输中发挥着重要作用，因此，人们在桥梁建设过程中，总是采取各种措施，千方百计确保工程质量

7、。尽管如此，桥梁长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化)和使用环境(荷载作用和频率增加、材料与结构的疲劳)的作用下，总会逐渐产生损坏现象，为了保证交通畅通，对桥梁结构进行检测、评价是进行维修、加固和改造的准确依据。现有公路，数以万计的旧桥因设计荷载标准低，年久失修、失养，正在逐步成为危桥，成了不断提升技术等级的公路卡脖子路段。尽管建设桥梁时，充分考虑了当时当地远景经济发展和社会诸多方面的需要，采用时代最先进技术和材料，但仍然难以摆脱历史的局限性。随着科技进步、社会工业化水平提高，车辆载重增大，车速相继提高，人们对道路服务水平也提出新的要求。

8、我国在20世纪60～70年代修建的桥梁，已经运营30～40年，设计荷载标准较低，病害和缺陷累累，而且大部分公路桥梁仍在服役，已不适应交通量日益增长的需要，因此，旧危