采用设缝双肢墩的小半径曲线刚构桥静力试验研究

发布时间：2020-10-22 14:44

　　 随着城市高架及高速匝道的发展需要,曲线桥已成为目前应用非常普遍的桥型。该类桥因为曲线内外侧弧长相差较大、结构横向不对称和弯-扭耦合效应显著,导致横向受力严重不均匀甚至侧倾事故的发生。针对高速公路及城市匝道中的混凝土曲线箱梁桥存在的支座脱空、箱梁横移与侧倾等一些问题,研究试设计为采用设缝双肢墩的小半径曲线刚构桥这一新结构体系,该结构体系由于取消了墩上支座、梁墩固结,可有效解决前述问题。同时该结构体系还具有整体性好、有利于结构抗震、城市桥梁美观等优点,梁墩固结还可望能彻底解决曲线桥的倾覆问题。本文主要完成的研究与成果如下:1)利用软件Midas Civil/2017建立了设缝双肢墩小半径曲线刚构桥有限元模型,考虑了4个施工阶段,9种荷载工况。通过荷载组合得到最不利的工况,参照公路与城市桥梁规范要求进行了该桥的主梁和桥墩的控制截面承载能力极限状态和正常使用极限状态验算,验算结果表明设缝双肢墩小半径曲线刚构桥这一新体系是合理可行的结构体系。2)采用有机玻璃通过相似原理制作了 1:30的设缝双肢墩小半径曲线刚构桥模型,通过静力加载试验,研究分析了该结构体系的空间受力性能与变形规律,同时利用软件ABAQUS建立了设缝双肢墩小半径曲线刚构桥实体单元模型。结果表明模型的试验值与有限元分析结果的理论值基本一致,证实了试验值与有限元分析结果的可靠性。3)静力荷载作用下,临近荷载作用位置处,剪力滞效应对模型曲线箱梁桥的主梁纵向和横向应力均有较大的影响。相同荷载工况作用下,由于中跨梁墩固结,使得中跨截面应力较边跨截面应力更加均匀一些。运用软件ABAQUS建立了半径不同的曲线刚构桥实体单元有限元模型,分析结果表明半径越小,曲线桥的受力越不均匀。同时揭示了设缝墩小半径曲线刚构桥的空间应力分布规律。4)分别选取了桥墩宽度和边支座的布置方式两个参数,运用Midas Civil建立了多个不同参数条件下的有限元模型,进行了边支座反力及桥墩应力的分析,总结了结构的参数内力影响规律,可为工程应用提供参考。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U448.23
【部分图文】：

Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｘｉ＇ａｎ?Ｗｅｉｙａｎｇ?Ｏｖｅｒｐａｓｓ??德国建成了世界上第一座带铰Ｔ型的自架设体系的预应力曲其跨度为（１０１．６５＋１１４．２＋１０４．２）?ｍ；我国１９９７年建成了第一构桥是南昆铁路板其２号桥，其主跨为（４４＋７２＋４４）?ｍ；?２０１上竣工通车的腊八斤特大刚构桥，全长１０５６ｍ，主墩高达Ｉ４３ｍ，最大跨度１６０ｍ，其有着“亚洲第一高墩”称号。??在的问题??来，我国正在使用的现浇式小半径曲线混凝土连续箱梁桥，存产生病害，甚至发生侧倾倒塌事故等，这些问题都将影响桥梁题，已开展了大量研究，以往的研究着重加强支座布置，但支损坏，有的桥梁甚至在建成或运营不久便出现了支座脱空、梁１０年１１月的南京城市快速内环西线南延工程，正在建设的过防撞墙施工时发生了侧翻（见图１．３）?；?２０１１年浙江省上虞春道［１１］发生整体倾覆事故（图１．４）以及２０１２年哈尔滨市阳明滩

国内外的众多学者针对曲线桥的病害问题进行了大量的研宄。??宫亚峰＿等基于桥梁结构的倾覆轴选取原则以及力学原理，推导出了进行微??弯桥与弯桥倾覆轴选取的临界方程，通过对弯桥中两类倾覆轴下的抗倾覆稳定性??进行比较，验算了三跨独柱连续曲线梁桥的抗倾覆的稳定系数。??贺文涛ｉｉ４］等通过温度影响因素的有限元模型，分别使用传统支承方式及水平??面内柔性支承方式，分析了桥梁在两种不同约束方式下的力学特性，验证水平面??内柔性支承方式的可行性；方诗圣［１５］等考虑支座布置形式对曲线的内力影响，进??行了抗扭支座和支座预偏心对曲线梁桥力学性能的影响研究。??邢世玲ｍ等以中间墩采用独柱单支座支承的曲线连续梁桥为对象，基于安全??系数法，定义抵抗倾覆的稳定力矩与产生倾覆作用的力矩的比值为抗倾覆稳定系??数，计算曲线连续梁桥在自重和汽车荷载作用下的抗倾覆稳定系数并进行分析。??孙全胜等根据曲线桥倾覆效应的计算结果，针对某匝道桥提出了切实可行??的改造方案，可以为完善同类小半径曲线桥的新桥设计和旧桥改造提供了依据；??姜爱国［１８］等利用ＭＩＤＡＳ软件建立独柱墩曲线梁桥模型，计算不同车道荷载作用??

国内外的众多学者针对曲线桥的病害问题进行了大量的研宄。??宫亚峰＿等基于桥梁结构的倾覆轴选取原则以及力学原理，推导出了进行微??弯桥与弯桥倾覆轴选取的临界方程，通过对弯桥中两类倾覆轴下的抗倾覆稳定性??进行比较，验算了三跨独柱连续曲线梁桥的抗倾覆的稳定系数。??贺文涛ｉｉ４］等通过温度影响因素的有限元模型，分别使用传统支承方式及水平??面内柔性支承方式，分析了桥梁在两种不同约束方式下的力学特性，验证水平面??内柔性支承方式的可行性；方诗圣［１５］等考虑支座布置形式对曲线的内力影响，进??行了抗扭支座和支座预偏心对曲线梁桥力学性能的影响研究。??邢世玲ｍ等以中间墩采用独柱单支座支承的曲线连续梁桥为对象，基于安全??系数法，定义抵抗倾覆的稳定力矩与产生倾覆作用的力矩的比值为抗倾覆稳定系??数，计算曲线连续梁桥在自重和汽车荷载作用下的抗倾覆稳定系数并进行分析。??孙全胜等根据曲线桥倾覆效应的计算结果，针对某匝道桥提出了切实可行??的改造方案，可以为完善同类小半径曲线桥的新桥设计和旧桥改造提供了依据；??姜爱国［１８］等利用ＭＩＤＡＳ软件建立独柱墩曲线梁桥模型，计算不同车道荷载作用??
【参考文献】

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本文编号：2851731