钢板组合梁桥动力响应分析

发布时间：2020-11-10 05:33

　　 本文以老屋村钢板组合梁桥为研究对象,利用大型有限元软件ANSYS进行实桥建模分析。研究了考虑桩土相互作用情况下钢板组合梁的动力响应特性;采用频域分析与时域分析相结合的方法研究钢板组合梁在地震荷载作用下的动力响应;并从钢板组合梁内力、位移、速度及加速度响应出发研究了竖向地震及桩土相互作用等对钢板组合梁地震响应的影响;考虑到桥梁建成后主要承受车辆动荷载作用,分析了不同车重,不同车速作用下钢板组合梁的内力,主梁挠度,速度,加速度的变化特征。本文的主要研究工作如下:(1)首先对组合梁桥地震响应静力分析方法,频域分析方法,时域分析方法的基本理论做了整理回顾,同时对钢板组合梁模型的建立做了详细介绍。对桥梁移动荷载动态响应匀速力,匀速质量,匀速简谐力,以及单轴、多轴分析理论方法做了整理回顾,同时对车桥耦合模拟做简要介绍。(2)对钢板组合梁桥建立精细化实体模型,对比分析了考虑与不考虑桩土相互作用下结构的动力特性,研究表明,桩-土相互作用对钢板组合梁位移,速度,加速度及内力均有较大影响,在地震反应研究中不可忽略;为了研究竖向地震对桥梁结构的影响,采用考虑桩-土相互作用的集中质量模型并从频域和时域分析出发对钢板组合梁桥进行多工况地震反应分析。研究表明,在竖向地震作用下,组合梁结构内力均有一定程度增加,其中,竖向地震对结构轴力的影响较大,对结构弯矩及剪力的影响较小;此外,竖向地震也会使得结构的位移增大约10%左右;(3)将车辆荷载简化为匀速常力,并采用此方法对25m简支梁桥做车桥耦合模拟,并将所得结果与解析解做对比分析,研究表明,采用匀速常力模拟车辆荷载所得结果与解析解结果拟合较好,证明模拟方法的可行性与模拟结果的准确性;采用匀速常力模拟车辆作用模拟不同车速作用下钢板组合梁的动力响应,结果表明,当车速较小时,车速对钢板组合梁的影响较小,当车速达到220km/h时,随着车速的增加,钢板组合梁各点挠度、速度等呈线性增加趋势;采用匀速常力模拟车辆作用模拟不同车重作用下桥梁的动力响应并做对比分析。研究表明,车速对钢板组合梁各点挠度的影响呈线性增加的趋势,当车重小于40t时,车重对桥梁结构各点的速度、加速度影响较小,当车重大于40t时,结构各点速度、加速度值增加巨大;此外,车重对钢板组合梁对上缘应力几乎没有影响,但下缘应力影响较大,基本呈线性增加趋势。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U441.3
【部分图文】：

合肥工业大学专业硕士研宄生学位论文??第一章绪论??１．１钢板组合梁概述??从广义上说，受力构件是由不同材料组合而成的都可称为组合构件，钢板组??合梁则是特指用工字型钢梁和混凝土桥面板组合形成的组合梁。它和其他组合构??件一样，结合了钢材和混凝土两种材料的不同特点，吸取了两者的优点并使其得??到合理应用。为防止混凝土与钢梁之间发生滑移，研究者们提出用剪力连接键将??两者连接起来，随着钢板组合梁的发展，剪力连接键的形式也日渐变得多样化、??合理化。钢板组合梁相比普通的钢筋混凝土梁来说，自重轻，高度小，造价低且??易于施工及进度控制等。目前国内也己经颁布相关设计规范，说明目前钢板组合??梁己经具备较高的可实施性。??

托座的设置不利于剪力连接件的剪力传递，需要满足一定的构造要求，同时其施??工较为复杂，使得其应用受到一定的限制。如本文工程实例中则是前者的形式。??其构造如图１．２所不：??Ｋｔ??Ａ?．??＜??４?■?ｉ——ｉ?ｉ?ｉ丨?ｉ??（１）外包组合梁?（２）带托座组合梁?（３）不带托座组合梁??图１．２钢板组合梁的构造示意图??Ｆｉｇ?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｓｔｅｅｌ?ｐｌａｔｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｂｅａｍ??按施工工艺来分可分为现浇板和预制板两类，其中预制板因为其施工简单快??捷，大大缩短工期且便于成本控制而被得到广泛推广。其构造示意图如图１．３所??示：??１）钢－现浇混凝土组合梁?２）钢－预制混凝土组合梁??２??

合肥工业大学专业硕士研宄生学位论文??第二章钢板组合梁动力分析方法??２．１工程背景概述??老屋村大桥为钢板双工字钢板组合梁桥，全长４４８ｍ，桥跨布置为??（４ｘ４０＋４ｘ４０＋３ｘ４０），桥梁半幅为１２．５ｍ宽，全宽２５．５ｍ。钢主梁标准间距６．７ｍ，??钢主梁高度为２．１ｍ，混凝土桥面板和钢主梁采用集束式焊钉连接；主梁间采用??栓接横梁加强横向联系，跨内小横梁间距为８．０ｍ，支点位置加密至４．０ｍ，具体??梁段划分和构造见下图。??
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本文编号：2877545