大跨径波形钢腹板PC组合连续箱梁桥静力特性研究

发布时间：2017-04-30 09:05

  本文关键词：大跨径波形钢腹板PC组合连续箱梁桥静力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波形钢腹板梁桥作为一种新型的桥梁组合形式,有效融合了箱梁、体外预应力以及组合结构的优点,在国外已得到快速发展。自21世纪初以来,虽然该种桥梁结构形式在我国也得到了一定程度的建设和应用,然而,目前国内对波形钢腹板梁桥的相关分析研究仍然相对不多。本文依托广东省交通运输厅科技项目《大跨度波纹钢腹板梁桥设计关键技术研究》(编号：2012-02-022),以深圳市市政设计研究院有限公司设计的跨径为83m+153m+83m单箱单室波形钢腹板PC组合连续箱梁桥为研究对象,采用桥梁专用有限元软件Midas/Civil,以及大型通用有限元ABAQUS软件对其进行静力特性进行分析研究,得到的主要工作成果有以下3大点：(1)首先,通过Midas/Civil软件整体建模,依据相关规范,经过对比分析采用荷载模型I作用下的疲劳计算公式,并通过无限寿命设计法,分析了全桥典型截面处的波形钢腹板与上、下翼缘板结合处,以及波形钢腹板间相互连接处位置的疲劳应力情况,验算该结构在疲劳性能方面的安全性,分析结果表明各截面验算位置处疲劳应力满足规范要求；(2)其次,采用直接建模法,通过大型通用有限元ABAQUS分析软件建立桥墩墩顶处的局部精细有限元模型,分析了桥墩墩顶处顶底板在不同施工阶段、不同荷载效应组合下的应力分布情况,并与Midas/Civil整体建模中相对应位置的受力情况进行对比分析,结果表明,整体分析中的应力值要大于局部分析应力值；(3)最后,研究了桥墩墩顶处纵向S11、法向S33方向的应力集中情况,通过与梯字形波形钢腹板梁模型的对比分析可知,在拐角处若无圆弧半径过渡时,容易产生应力集中的现象。通过对本波形钢腹板桥梁的疲劳分析计算以及对中墩墩顶处的局部应力特性的研究,可以为以后同类型波形钢腹板桥梁的设计计算、数值模拟分析起到一定的参考价值,也为以后相关规范的修订和完善提供一定的参考依据。
【关键词】：波形钢腹板 数值模拟 整体分析 疲劳分析 局部分析
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.213
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRCT5-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 波形钢腹板桥梁的发展13-17
• 1.2 波形钢腹板组合结构优缺点17-19
• 1.2.1 波形钢腹板组合结构优点17-18
• 1.2.2 波形钢腹板组合结构缺点18-19
• 1.3 波形钢腹板结构研究现状19-24
• 1.3.1 国外研究现状19-22
• 1.3.2 国内研究现状22-24
• 1.4 本文研究的意义与内容24-26
• 1.4.1 本文研究的意义24-25
• 1.4.2 本文研究的内容25-26
• 第二章 波形钢腹板构造及分析方法26-42
• 2.1 波形钢腹板箱梁构造26-31
• 2.1.1 波形钢腹板PC组合箱梁构造26-27
• 2.1.2 波形钢腹板形状27-28
• 2.1.3 波形钢腹板间连接方式28-29
• 2.1.4 波形钢腹板与顶底板连接件形式29-30
• 2.1.5 波形钢腹板PC箱梁预应力体系30-31
• 2.2 疲劳分析方法31-38
• 2.2.1 疲劳计算公式31-35
• 2.2.2 疲劳设计方法35-37
• 2.2.3 本文疲劳分析方法37-38
• 2.3 局部分析方法38-41
• 2.3.1 子模型法38-39
• 2.3.2 直接建模法39-40
• 2.3.3 本文局部分析方法40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 全桥疲劳应力整体分析42-62
• 3.1 Midas/Civil软件说明42-44
• 3.1.1 Midas/Civil软件特点42-43
• 3.1.2 Midas/Civil分析步骤43-44
• 3.2 桥梁概述44-48
• 3.2.1 整体构造44
• 3.2.2 主梁构造44-45
• 3.2.3 波形钢腹板尺寸参数45-46
• 3.2.4 剪力连接键尺寸参数46
• 3.2.5 波形钢腹板间的连接46-47
• 3.2.6 材料属性47-48
• 3.3 Midas/Civil整体建模48-50
• 3.3.1 Midas/Civil参数设置48-49
• 3.3.2 Midas/Civil整体模型49-50
• 3.4 疲劳应力分析50-60
• 3.4.1 截面位置选取50
• 3.4.2 疲劳应力计算参数50-51
• 3.4.3 疲劳应力分析步骤51-52
• 3.4.4 本桥疲劳应力分析52-60
• 3.4.4.1 本桥疲劳正应力分析52-57
• 3.4.4.2 本桥疲劳剪应力分析57-60
• 3.5 本章小结60-62
• 第四章 中墩墩顶处应力特性局部分析62-82
• 4.1 ABAQUS软件说明62-65
• 4.1.1 ABAQUS分析原理62-63
• 4.1.2 ABAQUS软件特点63
• 4.1.3 ABAQUS分析步骤63-65
• 4.2 中墩墩顶处局部建模65-68
• 4.2.1 结构单元选择65-66
• 4.2.2 中墩墩顶处局部模型66-68
• 4.3 中墩墩顶处局部应力特性分析68-80
• 4.3.1 施工阶段最不利荷载分析69-74
• 4.3.2 成桥阶段短期效应组合分析74-76
• 4.3.3 局部应力集中分析76-80
• 4.4 本章小结80-82
• 结论与展望82-85
• 参考文献85-90
• 攻读学位期间发表的论文90-92
• 致谢92

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本文编号：336551