小半径曲线PC箱梁桥悬臂施工扭转效应数值研究

发布时间：2017-10-29 04:06

  本文关键词：小半径曲线PC箱梁桥悬臂施工扭转效应数值研究

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【摘要】：由于曲率半径的存在,曲线梁桥施工难度比直线桥大。施工过程中的扭转效应容易产生病害,曲线梁桥在施工阶段如何保证桥梁结构高质量、少病害是很重要的一步。特别是采用悬臂法施工时,曲线梁桥在体系转换过程中会产生扭转效应,因此对由于扭转效应产生的不利影响进行分析研究是很有必要的,且具有重要的现实意义,同时也能为预应力曲线箱梁桥施工设计规范制定提供理论依据。本文采用Midas/Civil和Midas/FEA有限元软件计算分析,依托某匝道桥工程研究分析曲线梁桥悬臂施工扭转效应,并分析不同曲率半径下曲线梁桥最大悬臂阶段的扭转效应。调整依托工程的曲率半径后,结合悬臂施工法,选择最大悬臂阶段和全桥合拢阶段,分析超高值的设置和轻集料的使用对曲线梁桥扭转效应的影响,并提出应对措施。主要研究成果如下:(1)曲线梁桥在悬臂施工过程中产生弯扭耦合,在自重作用下外侧竖向位移比内侧大,同时在自重和预应力作用下0号块顶板以及横隔板处主压应力储备表现为内侧大于外侧,对结构不利。(2)随曲率半径的减小,结构弯矩增幅很小,扭矩增幅很大,同时墩顶截面内外侧边缘主压应力差值呈增大趋势,对结构不利。曲线梁桥在悬臂施工过程中宜结合少支架进行,同时对悬臂端部截面顶板沿横桥向的竖向位移、各控制截面沿横桥向的应力以及临时支架的应力进行监控。(3)随超高值的增大,结构弯矩、扭矩和竖向变形变化较小,同时中间桥墩墩顶处截面内外边缘主压应力差值增大,而中跨跨中截面内外边缘主压应力差值减小。曲线梁桥适宜设计成沿纵桥向变超高的形式,结合悬臂施工方法,在设置预拱度的同时设置变超高值,0号块处按规范取最小超高值,在跨中处可按规范取最大超高值。(4)随轻集料混凝土使用长度的增大,结构自重下的弯矩、扭矩以及结构竖向位移呈减小趋势,提高了结构的安全储备,同时轻集料的使用可以改善截面顶、底板主压应力的分布,本桥中选取l=70m时改善最佳。
【关键词】：曲线梁桥 扭转效应 曲率半径 超高值 轻集料混凝土
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 引言9-12
• 1.2 预应力曲线箱梁桥扭转效应特点及研究现状12-13
• 1.2.1 预应力曲线箱梁桥扭转效应特点12
• 1.2.2 预应力曲线箱梁桥扭转效应研究现状12-13
• 1.3 曲线梁施工方法及施工问题13-14
• 1.3.1 曲线梁桥常见施工方法13-14
• 1.3.2 曲线梁桥施工问题14
• 1.4 本文研究内容14-16
• 第二章 曲线梁扭转效应计算分析方法16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 曲线梁桥经典计算理论16-18
• 2.2.1 单纯扭转理论16-17
• 2.2.2 翘曲扭转理论17
• 2.2.3 梁格系理论17
• 2.2.4 横向分布理论17-18
• 2.3 曲线梁桥有限差分法微分方程18-21
• 2.3.1 弯梁差分法表示18
• 2.3.2 变截面弯梁分析18-21
• 2.4 曲线梁桥其他分析方法21-23
• 2.4.1 有限梁单元法21-22
• 2.4.2 有限元梁格法22
• 2.4.3 空间板壳单元法22-23
• 2.4.4 空间实体单元法23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 小半径曲线PC箱梁桥悬臂施工扭转效应分析24-44
• 3.1 引言24
• 3.2 工程概况24-27
• 3.3 有限元模型建立27-28
• 3.3.1 模型参数27
• 3.3.2 有限元模型27-28
• 3.4 曲线梁桥体系转换过程扭转效应分析28-35
• 3.4.1 结构弯矩和扭矩分析29-32
• 3.4.2 结构竖向位移分析32-33
• 3.4.3 结构0号块主压应力分析33-35
• 3.5 曲率半径对最大悬臂阶段结构扭转效应的影响35-42
• 3.5.1 对结构弯矩和扭矩的影响35-38
• 3.5.2 对结构竖向位移的影响38-40
• 3.5.3 对结构0号块主压应力的影响40-42
• 3.6 曲线梁桥悬臂施工扭转应对措施42
• 3.7 本章小结42-44
• 第四章 超高值对曲线梁桥扭转效应的影响分析44-67
• 4.1 引言44
• 4.2 曲线梁桥超高设置方式44-45
• 4.3 曲线梁桥超高值45
• 4.4 超高值对曲线梁桥扭转效应影响45-65
• 4.4.1 最大悬臂阶段结构扭转效应分析46-54
• 4.4.2 全桥合拢阶段结构扭转效应分析54-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第五章 轻集料混凝土对曲线梁桥扭转效应的影响分析67-93
• 5.1 引言67
• 5.2 轻集料混凝土参数67
• 5.3 轻集料混凝土取代原则67-68
• 5.4 轻集料混凝土对曲线梁桥扭转效应影响68-91
• 5.4.1 最大悬臂阶段结构扭转效应分析69-78
• 5.4.2 全桥合拢阶段结构扭转效应分析78-91
• 5.5 本章小结91-93
• 第六章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93-94
• 6.2 展望94-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-98
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果98

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本文编号：1111308