大跨度PC连续刚构桥下挠风险评估及再加固策略研究

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预应力混凝土(Prestressed Concrete,PC)连续刚构桥因其结构刚度大、行车平顺性好、造价低的优势在桥梁工程中广泛应用。但是,连续刚构桥在长期服役过程中出现的跨中严重下挠问题,影响桥梁结构的美观性,降低桥梁的安全性能,限制连续刚构桥在工程中的进一步应用。因此,开展连续刚构桥的下挠成因、下挠风险评估及再加固策略研究,对保证服役期桥梁结构的安全性和耐久性具有重要意义。本文以广州某大跨度PC连续刚构桥为工程依托,采用现场检测资料、数值模拟、理论分析相结合的方式,对连续刚构桥的下挠成因、下挠风险评估及再加固策略展开研究。本文的主要研究内容如下:通过对广州某大跨度PC连续刚构桥22年实测下挠数据进行整理分析,结合历年外业检查结果及已有研究报告,在有限元中逐步考虑了各因素的损失状况。对导致大跨度PC连续刚构桥下挠的成因进行了分析,并建立了考虑损伤状况的有限元模型,为后续章节的开展提供基础数据和验证依据(第2章)。基于第2章下挠成因分析结论,对相关因素开展敏感性分析,确定了导致跨中下挠的主要因素。根据主要影响因素,结合Python实现多元回归分析,通过对30组数据进行训练,构建了响应面模型,并验证了模型的有效性。同时基于实测数据对模型进行了修正。(第3章)建立了风险评估矩阵,并对连续刚构桥运营期的风险状况进行了评估和预测。基于最低合理可行准则及相关桥梁技术评定标准,考虑风险损伤概率和风险失效概率,构建了风险评估矩阵。结合修正后的响应面模型,构建了Python风险评估脚本文件,并对运营期桥梁风险状况进行评定、预测。(第3章)基于第2章建立的损伤有限元模型,对连续刚构桥运营期的受力性能进行了研究,确定了损伤控制指标。结合第3章的敏感性分析结果和风险评估结论,提出了针对性加固方案:1)基于原有体外底板束,提出了全桥体外通长束加支点顶点短束配置方案,对通长束、顶板短束的锚固点和转向点的合理布置进行了研究,并对加固后的桥梁受力性能和加固效果进行了分析和评估。2)提出了矮塔斜拉加固方案,结合本桥实际情况,对无索区长度和塔高两项参数指标的合理取值进行了研究,并对加固后的桥梁受力性能和加固效果进行了分析和评估。计算分析表明,两套加固方案均可以有效改善梁体线形和结构应力状态,可以为实际加固工程的设计提供依据。(第4章)
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