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运用有限元法分析钢桥面受力疲劳破坏机理摘要本文以南京长江三桥为实例，运用新的有限元法对大跨径钢桥面进行受力分析，验证了钢桥面铺装层的最大横向拉应力出现在横隔板附近的梯形加劲肋肋顶和纵隔板顶区域，最大纵向拉应力出现在横隔板顶部的结论。
因此，横隔板附近容易同时出现纵向和横向裂缝，纵隔板顶部易产生纵向裂缝，从而导致桥面疲劳破坏，为下一步开展桥面铺装层疲劳性能试验及影响因素研究奠定了基础。
关键词钢桥面铺装，有限元，应力正文1.1课题的研究背景随着我国高等级公路大规模兴建的同时，大跨径桥梁也进入建设高潮。
其中一个共同的特点是，这些大跨径桥梁的主桥普遍采用了钢箱梁结构，这与以往采用的水泥混凝土桥梁结构有着很大的不同。
通过调查，近些年来，钢桥面相继出现鼓包、开裂尤其是H 型结构性开裂病害（沿纵、横向加劲肋顶部开裂）等疲劳破坏，给桥梁运营安全带来了极大的隐患。
这就需要我们结合钢桥面铺装层的特点，对桥面疲劳破坏的机理进行研究分析，进而采取对应的控制措施。
1.2钢桥面受力机理与水泥混凝土桥面铺装不同，钢桥面铺装层直接铺设在正交异性钢桥面上，由于正交异性钢桥面板由钢面板、纵肋、横隔板、纵隔板组成，因其受力作用复杂，铺装层铺筑在正交异性板上，共同承受外载作用，因此，在分析铺装层的受力变形时，需将铺装层与正交异性板结构作为一个整体进行分析。
2. 南京长江三桥桥面铺装有限元受力分析钢桥面铺装层由于钢板加劲肋的作用，使其在加劲肋侧肋顶部附近产生明显的应力集中现象，用梁、板等理论都不能准确地计算出铺装层内部的最大控制应力值以及力学特性，南京长江三桥是我国首次采用环氧铺装的大型钢桥，至今使用时间最长，出现一定程度的早期损坏，本节从南京长江三桥出发，用有限元研究钢桥面的受力特点。
图2-1 正交异性钢桥面板2.1铺装层内部的最大拉应力（拉应变）铺装层开裂破坏是钢桥面铺装常见的一种破坏类型，铺装层最大拉应力与拉应变是控制铺装层开裂破坏的重要设计指标，分析其分布变化规律可以了解铺装层开裂破坏的特性以采取有效的防范措施。
关于刚架拱桥病害分析及上部和基础结构优化设计摘要：刚架拱桥在使用过程中微弯板、拱肋、横梁及大、小节点处均出现了不同程度的开裂现象。
结合定型设计图分析认为，病害的产生与构件尺寸、刚度偏小以及接头构造形式相关。
通过适当增加构造尺寸、改进计算分析方法、更改钢板接头为现浇接头、优化基础方案、改善横梁与拱肋的连接方式、加强施工控制等优化措施可避免相关病害的出现，采用这些优化措施在黄土地区设计了一座主跨50m的刚架拱桥。
地下连续墙基础具有承载力高、刚度大、工程量小和施工难度低的优点，将其作为优化的基础形式用于该桥。
后期监测数据表明该桥运营状况良好，未出现病害。
关键词：刚架桥；拱桥；优化设计；基础；地下连续墙；应用1、前言刚架拱桥在20世纪70年代末随着双曲拱桥的大量建设发展而来，该桥型构件少、自重轻、节省材料、施工方便、造型轻巧美观。
鉴于上述优点，相关单位设计了刚架拱桥的定型设计图，并在国内大量修建。
由于后期修建的刚架拱桥不能完全符合定型设计图的适用条件以及存在构造处理、计算手段、施工质量的缺陷，加之日益加重的超载运输等原因，刚架拱桥在使用过程中出现了诸多病害，影响了正常使用。
通过分析病害产生的原因，进行合理设计与精心施工，刚架拱桥仍具有很强的生命力和优越性。
本文结合定型设计图，分析了各种病害产生的原因，提出了优化设计措施，在西部黄土地区成功设计了主跨50m的刚架拱桥。
为有效抵抗拱桥水平推力，减少基础工程量，合理地将地下连续墙基础应用于该桥。
2、刚架拱桥优化设计2．1定型设计图介绍国内已修建的刚架拱桥，大部分源于20世纪80年代的定型设计图，为了分析刚架拱桥病害产生的原因并和优化设计构造对比，对定型设计图进行简单的介绍。
(1)采用规范：《公路桥涵设计规范(试行)，1975》和《公路工程技术标准》(jtj1～81)。
(2)技术指标：跨径包括25，30，35，40，45，50，60m；荷载标准包括汽一15、20、超20级，挂～80、100、120级；桥面净宽包括净一7m、净一9m。
在役刚架拱桥常见损伤的力学性能分析及试验评价发表时间：2008-12-10T11:23:01.437Z 来源：《黑龙江科技信息》供稿作者：张凯1,2 周燕3 王琨1 [导读] 以三二七线济宁运河大桥为例，对其进行了力学性能的分析，对其受力特点进行了探讨，并运用荷载试验的方法对刚架拱桥进行了综合评价。
其结果可用于其它类似桥梁的分析。
摘要：以三二七线济宁运河大桥为例，对其进行了力学性能的分析，对其受力特点进行了探讨，并运用荷载试验的方法对刚架拱桥进行了综合评价。
其结果可用于其它类似桥梁的分析。
关键词：刚架拱桥；力学性能；荷载试验；有限元法引言刚架拱桥作为拱与斜腿刚架的复合结构，具有结构轻巧、适用性强、造型美观、施工方便等特点。
我国在二十世纪七八十年代修建了大量刚架拱桥，经多年运营后，目前在役的刚架拱桥大多破损严重，由于结构的复杂性，传统的计算手段并不能对破损部位和结构整体进行精确分析，一般需要采用有限元方法对结构的力学性能进行精确的分析计算。
运河大桥简介：山东省三二七线济宁运河大桥位于济宁市，采用刚架拱桥的结构形式，跨径组成为50+60+60+40+40+30m，建于20世纪90年代，目前已建成通车14年。
设计的荷载标准按汽超-20，挂-120。
目前该桥破损比较严重。
1 空间模型的建立刚架拱桥的拱肋、主拱腿、次拱腿、桥墩、横系梁以空间梁单元模拟；墩台、基础采取固端；承台、桥面板采用厚板单元；横桥向采取横向固结；大节点与小节点处均采用刚性连接；支座分别采用弹性连接和节点自由度之间的主从关系来模拟。
2 刚架拱桥的静力分析与试验评价2.1挠度分析截面刚度折减系数取0.8，另外，考虑时间的影响引入混凝土收缩徐变的作用。
表1给出了不同工况下的位移值：注：表中校验系数是按照考虑收缩徐变影响的LCC3工况实测值与计算值比较。
从结果来看，结构的挠度较大，达到跨径的近1/500，说明结构尺寸设计过小，结构刚度偏低。
从考虑混凝土的收缩徐变与否可以看出挠度相差较大，跨中处可增加5cm左右。
浅谈对刚架拱桥的病因分析及加固改造文章通过对我国大多数的刚架拱桥普遍存在的病因作出分析，论述常见的病因和造成病因的主要原因，并提出相应的加固改造措施。
【关健字】刚架拱桥; 病因；病害分析;加固改造近三十几年，我国的道路建设蓬勃发展，修建了四通八达的的高速公路，在公路的建设中考虑到某些地区的地理特征和施工的难易性及成本的问题，于是采用了结构简单、建造方便、成本较低的高架拱桥。
但由于原材料的质量问题、施工中的种种原因和这些年不断加重的交通负担，使这些拱桥出现了不同程度的病害，极度地影响了桥梁的使用和行车安全。
1 我国大多数高架拱桥普遍存在的病因：1.1 桥面最初铺设的混泥土层开裂，存在不同程度的纵向和横向的裂缝，伸缩缝也遭到严重破坏。
1.2 人行道板和栏杆混凝土开裂，钢筋严重锈蚀，栏杆基座混凝土开裂，钢筋外露1.3 数道中间横隔板端头与拱肋松动，少数接头完全损坏；1.4 大部分微弯板的跨中位置有纵向裂缝，一些微弯板可从下面观察到被雨水渗透的痕迹，一些微弯板拱脚支点处出现局部压碎破损及松动情况，一些接头严重甚至完全损坏；1.5 弦杆的边腹孔外弦杆简支端,小节点附近,中腹孔大、小节点附近1~2m有严重超限弯剪、弯曲裂缝、剪切裂缝,裂缝开展高度基本与弦杆相当。
跨中段竖向弯曲裂缝。
弦杆为边腹孔主要承重构件,这给行车直接带来了安全隐患。
1.6 桥面裂缝桥面出现裂缝，有的裂缝较大，大多的裂缝属于微弯板接缝开裂或板本身裂缝而反射到桥面上，形成有纵、横向的裂缝.同时，桥面的负弯矩区也出现较严重开裂.裂缝加多逐渐变宽，加剧了桥面的病害，在桥面出现坑槽，行车受到极大影响.2 导致病因的主要原因2.1 当桥梁的承载能力大于超载时，桥的各个部分还能正常工作。
但这几年车辆超载量严重，载重量是车自身重量的几倍、十几倍、甚至达到几十倍，导致桥面桥面路况严重受损，桥面会对车造成振动，冲击，桥面就会发生巨大变形，导致桥面的某些截面承受力下降，桥的各部分薄弱的环节开裂。
１概述南江⼝⼤桥位于省道Ｓ３６线，即郁南县南江⼝镇下咀村段，桥中⼼桩号Ｋ４４＋８６０，属钢筋混凝⼟刚架拱桥，设计荷载为汽车-２０级，挂车-１００；主跨２６０ｍ，桥长１６９。
５ｍ，桥宽９。
５ｍ，桥⾼２５。
３ｍ，通航要求为VI级，桥台为实体式，桥台基础；南江⼝岸为明挖扩⼤基础，云浮岸为群桩基础；桥墩为钢筋混凝⼟承台和桩基。
于１９９３年建成通车。
随着车辆荷载⽇趋增⼤，通车后在交通量和超载车辆增长较快的情况下，公路桥梁技术状况迅速下降，桥⾯损坏不断加剧，⽬前⽔泥硷桥⾯板出现⼤量的病害和缺陷，主要病害除桥⾯裂，渗⽔，栏杆、⼈⾏道破损及其他附属⼯程损坏外，还出现了拱腹、主拱等多处裂缝和渗⽔现象，锥坡与桥台侧墙分离等主体⼯程问题，严重危及通⾏安全。
因此有必要对南江⼝⼤桥进⾏全⾯、细致的桥梁使⽤状况调查，对其病害的类型及严重程度进⾏分析和评价，找出产⽣病害形成的原因，并提出切实可⾏、经济可靠的处治⽅案，以有效改善⼤桥的现有路况，提⾼其⾏驶质量和服务⽔平。
２南江⼝⼤桥的病害调查经过长时间对该桥上、下部结构的观察，发现该桥桥台没有明显的沉降和⽔平位移，桥⾯铺装部分损坏，且出现了⼤量裂缝，刚架拱实腹段位置的桥⾯出现了不同程度的下挠。
２。
１上部构造２。
１。
１东西两跨矩形桥⾯板底⾯多处钢筋锈蚀，锈蚀处的混凝⼟开裂，严重的甚⾄使混凝⼟剥落，造成主筋外露。
混凝⼟破坏⾯积占整个板底的２３。
１３％，严重降低了承载⼒。
根据锈蚀钢筋混凝⼟剥落处混凝⼟保护层的厚度只有０。
５ｃｍ－１。
５ｃｍ的情况分析，产⽣钢筋锈蚀混凝⼟破坏的主要原因是由于保护层过薄。
中间⼀孔桥⾯出现纵向裂缝，裂缝宽在０。
３ｍｍ－５ｍｍ之间，裂缝之间间距与⼯字梁微弯板宽度基本相等。
六⽚⼯字梁在中部８ｍ左右的范围均出现垂直于梁轴线的裂纹，裂纹宽Ｏ。
１ｍｍ－０。
２ｍｍ，裂纹之间的间距为１。
３ｍ－２。
０ｍ，每⽚梁有３－４条裂纹，从梁底⾄腹板中部，有１－２条裂纹从梁底贯穿梁顶⾯。
钢筋混凝土框架梁破坏机理及加固方法研究一、引言钢筋混凝土框架结构是一种常见的建筑结构形式，其由柱、梁、墙板等构件组成，具有承载能力强、刚度大、耐久性好等优点，因此被广泛应用于建筑工程中。
然而，由于各种原因，钢筋混凝土框架结构在使用过程中可能会出现破坏，如裂缝、变形、弯曲、断裂等，严重影响其使用寿命和安全性。
因此，对于钢筋混凝土框架结构的破坏机理及加固方法的研究具有重要的理论和实际意义。
二、钢筋混凝土框架梁破坏机理钢筋混凝土框架梁的破坏机理主要包括以下几种情况：1. 弯曲破坏弯曲破坏是指钢筋混凝土框架梁在受到荷载作用时，由于受力部位受到过大弯矩而出现弯曲变形，最终导致破坏。
弯曲破坏主要是由于梁跨度过大或者荷载过重造成的，也可能是由于设计不合理或者施工工艺不当导致的。
2. 剪切破坏剪切破坏是指钢筋混凝土框架梁在受到荷载作用时，由于梁的剪力超过了其承载能力而导致的破坏。
在剪切破坏中，梁的受力部位呈现出剪应力状态，而产生的剪切应力超过了混凝土的强度，导致梁的破坏。
3. 疲劳破坏疲劳破坏是指钢筋混凝土框架梁在长期受到重复荷载作用后，由于材料的疲劳破坏而导致的破坏。
在疲劳破坏中，梁的受力部位呈现出交替应力状态，导致梁的材料发生疲劳裂纹，最终导致梁的破坏。
4. 腐蚀破坏腐蚀破坏是指钢筋混凝土框架梁在长期受到潮湿、潮气、酸雨等环境因素的腐蚀作用后，钢筋发生锈蚀或混凝土发生龟裂、脱落等现象而导致的破坏。
腐蚀破坏是钢筋混凝土框架梁长期使用后出现的一种常见破坏形式。
三、钢筋混凝土框架梁加固方法钢筋混凝土框架梁的加固方法主要包括以下几种：1. 碳纤维加固法碳纤维加固法是一种新型的钢筋混凝土结构加固方法，其使用碳纤维布或者碳纤维板材料对梁进行加固。
碳纤维材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等优点，可以有效增加梁的受力能力，提高其抗震性能和承载能力。
2. 钢板加固法钢板加固法是将钢板焊接或螺栓连接在钢筋混凝土框架梁的受力部位，以增加梁的刚度和承载能力。
