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城市斜拉桥超高性能轻型组合桥面结构受力行为分析

发布时间:2018-07-01 16:08

  本文选题:城市桥梁 + 斜拉桥 ; 参考:《西南交通大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着我国城市桥梁的大量建设,斜拉桥在中小跨径桥梁方案中越来越受到重视。本文在回顾斜拉桥发展历史,钢桥面铺装体系的基础上,以珠海市依依桥为背景,分析了城市斜拉桥超高性能轻型组合桥面结构的受力行为。首先综述了传统斜拉桥中钢桥面的使用现状及病害,由超高韧性混凝土的材料性能引出了超高性能轻型组合桥面结构,介绍了钢桥面板铺装中的传统铺装体系和超高韧性混凝土铺装体系。随后对比分析了两种铺装体系下城市斜拉桥的总体受力特点,结果表明两种铺装体系下的斜拉桥主梁变形及应力均满足规范要求,并且超高韧性混凝土铺装层主要影响的是钢箱梁上翼缘刚度。随后阐述了钢桥面的三大基本体系,通过有限元软件Ansys建立了依依桥桥面体系模型,对比分析了两种铺装体系下斜拉桥主梁的局部受力特点,结果表明单索面宽桥面城市斜拉桥的钢主梁横向效应很显著;超高韧性混凝土铺装层主要改善的是顶板纵向应力、顶板横向拉应力、U肋纵向应力及横隔板横向应力水平。接下来介绍了钢桥疲劳基本理论,建立了钢桥疲劳有限元模型,分析了两种铺装体系下的钢箱梁疲劳热点应力,结果表明超高性能轻型组合桥面结构可较为有效的改善钢箱梁疲劳。进一步分析超高性能组合桥面结构中相关疲劳参数的敏感性,可以得出在钢箱梁疲劳设计中,需注意顶板与U肋刚度匹配的问题,选择合适厚度的铺装层来改善疲劳热点应力比改变钢箱梁顶板厚度更为有效。最后,本文以当前超高韧性混凝土铺装层中接缝形式为基础,从接缝构型角度出发,提出了一种新的接缝形式一水珠接缝,并将其与平接缝,矩形接缝作对比,分析了其受力性能,结果表明水珠接缝可以改善接缝区域的应力分布。
[Abstract]:With the construction of urban bridges in China, cable-stayed bridges are paid more and more attention in the medium and small span bridges. On the basis of reviewing the development history of cable-stayed bridge and the pavement system of steel deck, taking Yiyi Bridge in Zhuhai City as the background, this paper analyzes the mechanical behavior of ultra-high performance light-duty composite deck structure of urban cable-stayed bridge. In this paper, the present situation and defects of steel deck in traditional cable-stayed bridges are summarized, and the ultra-high performance lightweight composite deck structure is derived from the material properties of ultra-high toughness concrete. This paper introduces the traditional pavement system and super-high-toughness concrete pavement system in steel bridge slab pavement. Then, the general stress characteristics of urban cable-stayed bridges under two kinds of paving systems are compared and analyzed. The results show that the deformation and stress of the main girder of the cable-stayed bridges under the two paving systems meet the requirements of the code. And the upper flange stiffness of the steel box girder is mainly affected by the superelevation ductile concrete pavement. Then the three basic systems of steel deck are expounded, and the model of Yiyi bridge deck system is established by finite element software Ansys, and the local stress characteristics of the main girder of cable-stayed bridge under two kinds of paving systems are compared and analyzed. The results show that the transverse effect of the steel main beam of the urban cable-stayed bridge with wide cable deck is very remarkable, and that the longitudinal stress of roof, the transverse tensile stress of roof and the transverse stress of transverse partition are mainly improved by the pavement of ultra-high toughness concrete. Secondly, the basic theory of steel bridge fatigue is introduced, the fatigue finite element model of steel bridge is established, and the fatigue hot spot stress of steel box girder under two kinds of paving systems is analyzed. The results show that the ultra-high performance light composite deck structure can effectively improve the fatigue of steel box girder. By further analyzing the sensitivity of related fatigue parameters in ultra-high performance composite deck structure, it can be concluded that in the fatigue design of steel box girder, attention should be paid to the matching of roof stiffness with U rib stiffness. It is more effective to select the appropriate thickness of pavement to improve fatigue hot spot stress than to change the thickness of steel box girder roof. Finally, on the basis of the present form of middle joint of ultra-high toughness concrete pavement, a new type of joint, water bead joint, is proposed from the angle of joint configuration, and it is compared with flat joint and rectangular joint. The results show that the water bead joint can improve the stress distribution in the joint area.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U441;U448.27

【参考文献】

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本文编号:2088322

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