梁拱组合刚构桥梁拱结合构造及力学行为分析
发布时间：2021-11-27 14:26
梁拱组合刚构桥是在空腹刚构桥基础上提出的一种新型结构形式。梁拱组合刚构桥是在空腹刚构桥基础上,通过大幅度增大桥墩处上弦杆与下弦杆结构之间高差以及上弦杆与下弦杆结合点与桥墩之间距离得到的一种组合结构。该结构不但更加轻盈,更主要的是下弦杆“拱”的效应得到发挥,从而使得这种梁拱组合刚构桥受力及结构刚度与抗裂性能更优。目前,针对该新桥型梁拱结合构造的研究缺乏,本文以重庆礼嘉嘉陵江大梁拱组合刚构桥作为背景对梁拱结合构造进行研究。（1）梁拱结合构造形式设计研究。研究发现梁拱结合部位受力复杂,为保障该部位结构安全,提出了X型隔板式结合构造、A型隔板式结合构造以及大字型隔板式结合构造三种梁拱结合部构造形式。（2）不同形式梁拱结合构造力学性能分析。通过有限元软件分别建立三种构造形式模型,通过对其顶板、腹板、底板、横隔板及中隔板的应力分布规律进行对比分析,掌握不同构造形式梁拱结合部位的力学性能。研究发现三者顶板顺桥向应力均有明显剪力滞效应;三种构造形式均能满足混凝土的抗压特性;需特别注意在横隔板与顶板、腹板、底板相交区域,都存在一定程度的应力突变;通过对比不同构造形式各构件拉应力发现:X型隔板式结合构造不...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贵州北盘江特大桥
6图2-1贵州北盘江特大桥图2-2广东伦洲大桥空腹刚构桥将墩顶截面箱梁腹板挖空的做法，加大了桥墩与主梁的刚度差值，使桥墩对主梁的约束加强，从而减小了跨中弯矩。空腹区斜腿的作用使其具有较强的纵向抗推刚度。空腹刚构桥又因箱梁腹板挖空，自重减小，跨中和支点的负弯矩峰值及其附近的负弯矩减小，跨中正弯矩的卸载作用被削弱，跨中截面的正弯矩增大。箱梁根部位置处于普通连续刚构桥应力复杂、主拉应力大的部分，该处裂缝较多，空腹连续刚构桥正好将这部分腹板挖空，使主梁受力明确，不仅能有效减小跨中挠度，还能改善裂缝丛生的状况。此外，空腹区斜腿的作用使其具有较强的纵向抗推刚度。空腹刚构桥由于箱梁根部局部挖空范围较小，所以，空腹刚构桥结构整体受力仍在梁式结构范围。2.1.3梁拱组合刚构桥提出梁拱组合刚构桥是在空腹刚构桥的基础上，通过大幅度增大桥墩处上弦杆与下弦杆结构之间高差以及上弦杆与下弦杆结合点与桥墩之间距离得到的一种组合结构。该结构不但更加轻盈，更主要的是下弦杆“拱”的效应得到发挥，从而使得这种梁拱组合刚构桥受力及结构刚度与抗裂性能更优。梁拱组合刚构桥既能利用主梁梁体抵抗拱结构的推力，又能通过拱结构分担连续梁的剪力和弯矩，且造型美观、经济适用，有极好的运用前景。从结构上看，梁拱组合刚构桥于普通刚构桥的区别主要在三角区部位，梁拱组合刚构桥三角区为箱梁根部腹板挖空后形成的上弦梁结构、下弦拱结构与桥墩共同形成的三角区域，亦称为空腹区。该区域在外形上与V型墩[36]、斜腿刚构[37]有相似之处，但其受力却是不同的。V型墩桥的桥墩采用V型斜撑提高了桥梁的跨越能力，可有效改善桥梁的下挠程度；同时V型墩加大了下部结构的刚度、增大了桥梁的纵向刚度。斜腿刚构桥[38]采
82.2梁拱组合刚构桥受力分析梁拱组合刚构桥结构新颖，结构受力不同于常规的连续刚构桥和拱桥，既有拱结构承压特性，又有连续刚构抗弯优势，目前还没有针对该桥型结构受力的研究，仅凭经验很难推断出其受力情况。本节拟利用MIDASCIVIL有限元软件分别建立等跨的梁拱组合刚构桥、连续刚构桥以及上承式拱桥模型，通过对比更清楚明了的反映不同桥型在自重和二期恒载作用下的受力情况。2.2.1有限元模型建立①梁拱组合刚构桥建模梁拱组合刚构桥墩高65.5m，桥宽18.0m，跨径245m。全桥采用梁单元建模，共有249个节点，226个单元。上弦梁体和下弦拱结构均采用C60混凝土，桥墩选用C50混凝土。自重系数为1.04；二期恒载包含桥面铺装、人行道板、人行道栏杆、防撞护栏及预留管线重，合计64.2kN/m。三角区合龙处上、下弦梁采用主从约束，上弦梁节点为主节点；桥墩与下弦梁采用主从约束，桥墩节点为主节点，同时采用多支撑的弹性连接以达到固结效果的模拟。计算分析模型如图2-3所示。图2-3梁拱组合刚构桥有限元模型示意图②连续刚构桥建模为保持一致性，连续刚构桥采用与梁拱组合刚构桥相同的墩高、桥宽、跨径等结构参数设计，跨中段梁高为5.0m，根部梁拱为14.0m，主梁选用C60混凝土，桥墩选用C50混凝土。全桥采用梁单元建模，共有个159节点，152个单元。自重系数为1.04；二期恒载为64.2kN/m。计算分析模型如图2-4所示。图2-4连续刚构桥有限元模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]V形墩连续刚构桥结构设计与分析[J]. 张亚东,张依睿. 南京工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[2]大跨空腹式连续刚构桥超长预应力布束方式研究[J]. 彭元诚,董旭,房明,邓振全. 公路. 2017(04)
[3]结构参数对高墩大跨空腹式连续刚构桥稳定性的影响[J]. 宁建根,乔明,袁敏,陈超然. 公路. 2015(10)
[4]空腹式连续刚构桥设计参数的正交试验研究[J]. 宋恒扬,胡俊,彭元诚. 世界桥梁. 2015(01)
[5]设计参数对空腹式连续刚构桥关键截面内力的影响[J]. 卢斌,王凯华,李高超,贺拴海. 公路交通科技. 2014(12)
[6]某连续刚构桥开裂原因分析及加固设计[J]. 李红霞,吴骏. 水利与建筑工程学报. 2013(06)
[7]预防大跨PC连续刚构桥开裂和下挠技术[J]. 张阳,张楠,姚学昌. 沈阳工业大学学报. 2013(05)
[8]伦洲大桥主桥结构设计[J]. 丁少凌,陈宏卓,南军强. 桥梁建设. 2012(02)
[9]山区桥梁设计浅析[J]. 李漪. 工程与建设. 2012(01)
[10]290m空腹式刚构桥三角区箱梁施工支架受力分析[J]. 韩洪举. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(03)
硕士论文
[1]空腹刚构桥三角区形成方式与施工过程分析[D]. 熊峻.重庆交通大学 2018
[2]大跨度预应力混凝土连续刚构桥的长期挠度分析[D]. 许梁.华南理工大学 2016
[3]空腹式连续刚构桥适应性与角隅节点模型试验研究[D]. 房明.山东大学 2015
[4]新型空腹式刚构桥与普通刚构桥的对比分析[D]. 杨书杨.华中科技大学 2013
[5]预应力混凝土连续刚构桥下挠问题研究[D]. 孙剑川.西南交通大学 2010
本文编号：3522470
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
贵州北盘江特大桥
6图2-1贵州北盘江特大桥图2-2广东伦洲大桥空腹刚构桥将墩顶截面箱梁腹板挖空的做法，加大了桥墩与主梁的刚度差值，使桥墩对主梁的约束加强，从而减小了跨中弯矩。空腹区斜腿的作用使其具有较强的纵向抗推刚度。空腹刚构桥又因箱梁腹板挖空，自重减小，跨中和支点的负弯矩峰值及其附近的负弯矩减小，跨中正弯矩的卸载作用被削弱，跨中截面的正弯矩增大。箱梁根部位置处于普通连续刚构桥应力复杂、主拉应力大的部分，该处裂缝较多，空腹连续刚构桥正好将这部分腹板挖空，使主梁受力明确，不仅能有效减小跨中挠度，还能改善裂缝丛生的状况。此外，空腹区斜腿的作用使其具有较强的纵向抗推刚度。空腹刚构桥由于箱梁根部局部挖空范围较小，所以，空腹刚构桥结构整体受力仍在梁式结构范围。2.1.3梁拱组合刚构桥提出梁拱组合刚构桥是在空腹刚构桥的基础上，通过大幅度增大桥墩处上弦杆与下弦杆结构之间高差以及上弦杆与下弦杆结合点与桥墩之间距离得到的一种组合结构。该结构不但更加轻盈，更主要的是下弦杆“拱”的效应得到发挥，从而使得这种梁拱组合刚构桥受力及结构刚度与抗裂性能更优。梁拱组合刚构桥既能利用主梁梁体抵抗拱结构的推力，又能通过拱结构分担连续梁的剪力和弯矩，且造型美观、经济适用，有极好的运用前景。从结构上看，梁拱组合刚构桥于普通刚构桥的区别主要在三角区部位，梁拱组合刚构桥三角区为箱梁根部腹板挖空后形成的上弦梁结构、下弦拱结构与桥墩共同形成的三角区域，亦称为空腹区。该区域在外形上与V型墩[36]、斜腿刚构[37]有相似之处，但其受力却是不同的。V型墩桥的桥墩采用V型斜撑提高了桥梁的跨越能力，可有效改善桥梁的下挠程度；同时V型墩加大了下部结构的刚度、增大了桥梁的纵向刚度。斜腿刚构桥[38]采
82.2梁拱组合刚构桥受力分析梁拱组合刚构桥结构新颖，结构受力不同于常规的连续刚构桥和拱桥，既有拱结构承压特性，又有连续刚构抗弯优势，目前还没有针对该桥型结构受力的研究，仅凭经验很难推断出其受力情况。本节拟利用MIDASCIVIL有限元软件分别建立等跨的梁拱组合刚构桥、连续刚构桥以及上承式拱桥模型，通过对比更清楚明了的反映不同桥型在自重和二期恒载作用下的受力情况。2.2.1有限元模型建立①梁拱组合刚构桥建模梁拱组合刚构桥墩高65.5m，桥宽18.0m，跨径245m。全桥采用梁单元建模，共有249个节点，226个单元。上弦梁体和下弦拱结构均采用C60混凝土，桥墩选用C50混凝土。自重系数为1.04；二期恒载包含桥面铺装、人行道板、人行道栏杆、防撞护栏及预留管线重，合计64.2kN/m。三角区合龙处上、下弦梁采用主从约束，上弦梁节点为主节点；桥墩与下弦梁采用主从约束，桥墩节点为主节点，同时采用多支撑的弹性连接以达到固结效果的模拟。计算分析模型如图2-3所示。图2-3梁拱组合刚构桥有限元模型示意图②连续刚构桥建模为保持一致性，连续刚构桥采用与梁拱组合刚构桥相同的墩高、桥宽、跨径等结构参数设计，跨中段梁高为5.0m，根部梁拱为14.0m，主梁选用C60混凝土，桥墩选用C50混凝土。全桥采用梁单元建模，共有个159节点，152个单元。自重系数为1.04；二期恒载为64.2kN/m。计算分析模型如图2-4所示。图2-4连续刚构桥有限元模型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]V形墩连续刚构桥结构设计与分析[J]. 张亚东,张依睿. 南京工程学院学报(自然科学版). 2017(02)
[2]大跨空腹式连续刚构桥超长预应力布束方式研究[J]. 彭元诚,董旭,房明,邓振全. 公路. 2017(04)
[3]结构参数对高墩大跨空腹式连续刚构桥稳定性的影响[J]. 宁建根,乔明,袁敏,陈超然. 公路. 2015(10)
[4]空腹式连续刚构桥设计参数的正交试验研究[J]. 宋恒扬,胡俊,彭元诚. 世界桥梁. 2015(01)
[5]设计参数对空腹式连续刚构桥关键截面内力的影响[J]. 卢斌,王凯华,李高超,贺拴海. 公路交通科技. 2014(12)
[6]某连续刚构桥开裂原因分析及加固设计[J]. 李红霞,吴骏. 水利与建筑工程学报. 2013(06)
[7]预防大跨PC连续刚构桥开裂和下挠技术[J]. 张阳,张楠,姚学昌. 沈阳工业大学学报. 2013(05)
[8]伦洲大桥主桥结构设计[J]. 丁少凌,陈宏卓,南军强. 桥梁建设. 2012(02)
[9]山区桥梁设计浅析[J]. 李漪. 工程与建设. 2012(01)
[10]290m空腹式刚构桥三角区箱梁施工支架受力分析[J]. 韩洪举. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2011(03)
硕士论文
[1]空腹刚构桥三角区形成方式与施工过程分析[D]. 熊峻.重庆交通大学 2018
[2]大跨度预应力混凝土连续刚构桥的长期挠度分析[D]. 许梁.华南理工大学 2016
[3]空腹式连续刚构桥适应性与角隅节点模型试验研究[D]. 房明.山东大学 2015
[4]新型空腹式刚构桥与普通刚构桥的对比分析[D]. 杨书杨.华中科技大学 2013
[5]预应力混凝土连续刚构桥下挠问题研究[D]. 孙剑川.西南交通大学 2010
本文编号：3522470
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