山区U型桥台裂损机理及加固研究

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我国山地地形分布广泛,为改善交通水平并促进地区经济发展,很有必要做好山区交通工程的建设工作。目前,我国西部山区的交通工程正处于建设的高峰期,这其中不乏大量的桥梁工程,而桥台则以重力式U型桥台居多。根据相关统计,在山区桥梁的建设和运营期间,常常出现U型桥台裂损现象。本文采用理论分析结合有限元数值模拟,进行了桥台结构裂损机理和加固方法的研究,本文完成的主要研究工作有:(1)根据桥梁建设期和运营期桥台的不同受荷情况,设置了U型桥台受荷分析的两个工况,通过对桥台受力的理论分析和基于ABAQUS软件的有限元数值模拟分析,对比确立了桥台受力的危险工况。(2)在桥台的数值模拟分析评价中,采用了4项“特征参数”来表征U型桥台应力和变形状况。通过对危险工况下不同宽度、高度桥台的有限元数值模拟分析,汇总其特征参数值,综合理论分析成果,分析并阐述了桥台结构裂损机理。(3)考虑到前墙和侧墙两者的受力和约束均不相同,对新建桥台采用了非45°倒角设计方案。对不同宽度、高度的U型桥台在多种倒角切削尺寸的加固作用下进行了建模分析,并与常规的45°倒角桥台进行对比,通过特征参数值的大小,定量评价了倒角桥台设计中不同方案的优化效果。(4)对比研究了锚索对拉加固方案中不同锚索作用位置的加固效果,初步确定了锚索较优的作用位置。根据不同锚索拉力下台身最大应力的变化规律,提出了锚索对拉加固中“极限拉力”的概念,分析了不同尺寸桥台在“极限拉力”下的各项特征指标加固效果。针对宽大分缝桥台提出了更为适用的两种锚索对拉加固方案,研究了以上两种方案下的“极限拉力”与桥台尺寸的关系,汇总了各项特征参数的加固效果。(5)介绍了其它的桥台结构和地基加固方法,提供了桥台防裂的措施和建议。
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