多跨曲线连续梁桥结构受力及稳定性分析

发布时间：2017-07-15 13:01

  本文关键词：多跨曲线连续梁桥结构受力及稳定性分析

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【摘要】：本文以江珠高速公路,南水互通立交A匝道,第二联4×25 m的曲线梁桥为工程背景。结合Midas civil软件,对该曲线梁桥进行了三维模型计算分析。以期理清曲线梁桥“弯扭耦合”效应的影响、曲线梁桥挠曲线形、曲线梁支座脱空、梁体倾覆等病害的发生机理。结合该曲线梁桥工程实例,主要进行了以下几个方面的分析与研究:(1)首先对国内、国外曲线箱梁桥的发展概况,曲线梁桥布置特点进行了归纳和总结。然后,针对我国桥梁学者关于预应力混凝土曲线梁桥的研究现状进行对比和分析;(2)从曲线梁桥的力学特征和相关计算理论入手。对曲线梁桥的力学特性、“弯扭耦合”现象进行分析;对曲线梁桥微梁段平衡微分方程、几何微分方程以及考虑剪力滞效应的“弯扭耦合”进行分析,对曲线梁桥内力与变形关系进行相关探讨;(3)结合Midas civil软件,通过对4×25m预应力混凝土曲线梁桥单梁模型的结构受力分析。探讨该曲线梁桥在恒载、车辆活载、温度效应、支座沉降等荷载作用下的受力特性;(4)针对曲线梁桥使用阶段,独柱墩常见病害:上部结构梁体倾覆、支座脱空、独柱墩处支座转角过大、独柱墩处横隔梁承载力不够等问题进行分析。并提出了有效地防止支座脱空现象发生的措施。结合以上关于曲线梁桥的分析与研究工作,得出以下结论:(1)当曲线梁桥的曲率半径R较大时,曲线梁桥内外两侧支座的支反力差别将会越小。曲线梁桥内侧支座的支反力要小于外侧。因此需要设置抗扭支座以防支座脱空现象的出现;(2)曲线梁桥在恒载作用下,全桥扭矩呈现出:两边跨扭矩较大,两中跨扭矩较小的特点。同时,因曲线梁桥“弯扭耦合”效应的影响:当曲线梁桥曲率半径R较大时,梁体会出现上下缘以及左右端的应力相差不大的现象;(4)对于曲线梁桥来说,由温度梯度以及系统温度引起的曲线桥梁内力影响是不能忽略不计的;(5)对于曲线梁桥支座脱空现象,应采用全桥验算的手段来判别支座脱空、独柱墩处支座转角过大等问题,并提出增大抗扭支座间距的措施来防止支座脱空现象的发生。(6)建议对曲线梁桥,独柱墩进行端部扩大设计,改单支座为双支座。这样可以有效地避免横隔梁处支反力过大,以及因上部结构发生变形等问题而引起的梁体突然倾覆现象。通过以上研究内容及相关结论,以期能够为混凝土曲线梁桥更加广泛地应用做出应有的贡献,为曲线梁桥工程病害的防治提供可靠依据。
【关键词】：曲线梁桥 弯扭耦合 抗倾覆 支座脱空
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.215
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 曲线梁桥的概述11
• 1.2 曲线梁桥的国外发展概况11-15
• 1.3 曲线梁桥的国内发展概况15-17
• 1.4 国内外曲线梁桥的研究现状17-19
• 1.5 我国学者在曲线梁桥方面做出的研究19-21
• 1.6 本文研究目的及内容21-23
• 1.6.1 本文研究目的21-22
• 1.6.2 本文研究内容22-23
• 第二章 曲线梁桥力学特征及理论分析23-31
• 2.1 曲线梁桥的力学特性23
• 2.2 曲线梁桥受力特征的影响因素23-28
• 2.2.1 曲线梁段平衡微分方程24-25
• 2.2.2 曲线梁段几何微分方程25-26
• 2.2.3 考虑剪力滞的曲线梁“弯扭耦合”分析26-27
• 2.2.4 曲线梁结构内力与变形的关系27-28
• 2.3 曲线梁桥计算理论综述28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第三章 基于单梁模型的曲线梁桥实例分析31-59
• 3.1 工程背景31-32
• 3.1.1 曲线箱梁桥的技术标准31-32
• 3.1.2 曲线箱梁桥的钢束布置32
• 3.2 全桥单梁模型的建立32-37
• 3.2.1 Midas civil模型概述32-33
• 3.2.2 主梁单元的模拟33-34
• 3.2.3 边界条件的模拟34
• 3.2.4 全桥计算荷载的模拟34-37
• 3.3 恒载作用下曲线梁桥桥受力分析37-42
• 3.3.1 恒载作用下的支座反力37-38
• 3.3.2 恒载作用下的位移38-39
• 3.3.3 恒载作用下的弯矩39-40
• 3.3.4 恒载作用下的扭矩40
• 3.3.5 恒载作用下的应力40-42
• 3.4 预应力荷载作用下曲线梁桥受力分析42-46
• 3.4.1 预应力荷载作用下的支座反力42-43
• 3.4.2 预应力荷载作用下的位移43
• 3.4.3 预应力荷载作用下的弯矩43-44
• 3.4.4 预应力荷载作用下的扭矩44
• 3.4.5 预应力荷载作用下的应力44-46
• 3.5 活载作用下曲线梁桥受力分析46-49
• 3.5.1 汽车荷载作用下的位移46
• 3.5.2 汽车荷载作用下的弯矩46-47
• 3.5.3 汽车荷载作用下的扭矩47
• 3.5.4 汽车荷载作用下的应力47-49
• 3.6 温度作用下曲线梁桥的受力分析49-54
• 3.6.1 温度荷载作用下的位移49-51
• 3.6.2 温度荷载作用下的弯矩51
• 3.6.3 温度荷载作用下的扭矩51-52
• 3.6.4 温度荷载作用下的应力52-54
• 3.7 支座沉降作用下曲线梁桥的受力分析54-56
• 3.7.1 支座沉降作用下的弯矩54-55
• 3.7.2 支座沉降作用下的扭矩55
• 3.7.3 支座沉降作用下的主梁应力55-56
• 3.8 各种荷载组合下的曲线梁桥受力分析56-57
• 3.9 本章小结57-59
• 第四章 曲线梁桥稳定性与支座脱空、横隔梁承载力验算59-70
• 4.1 曲线梁桥的横向抗倾覆原理59-61
• 4.2 曲线梁桥的横向抗倾覆验算61-63
• 4.3 曲线梁桥的支座脱空验算63-66
• 4.4 独柱墩处横隔梁的承载力验算66-68
• 4.5 本章小结68-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 结论70-71
• 5.2 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 在学期间发表的论文及科研成果76

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本文编号：543952