高墩大跨连续刚构桥施工控制及地震反应分析

发布时间：2017-09-30 02:32

  本文关键词：高墩大跨连续刚构桥施工控制及地震反应分析

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【摘要】：连续刚构桥是大跨混凝土梁桥中广泛采用的桥型之一。为了减小混凝土收缩徐变、温度、制动力等引起的结构次内力,该桥型通常要求桥墩在纵桥向有足够的柔性,因此空心高墩为其下部结构的主要结构形式之一。平衡悬臂浇筑施工方法是高墩大跨连续刚构桥主要采用的施工方法,由于其施工阶段多、周期长,施工过程中结构体系多次转换,因此保证桥梁的成桥线形以及受力状态符合设计要求,对桥梁进行可靠的施工控制是非常有必要的。目前常用于连续刚构桥的抗震体系主要是延性抗震体系,利用桥墩的局部损伤保证结构整体的抗震性能,但震后修复比较困难。因此提出针对高墩大跨连续刚构桥的减隔震设计,提高其抗震性能是很有必要的。本文以某铁路(60+90+90+60)m高墩大跨连续刚构桥为工程背景,对该桥的施工过程进行监控,并对该桥进行地震反应分析及减隔震设计,主要研究内容如下:(1)为了该桥能顺利合龙以及成桥线形和受力状态符合设计要求,运用桥梁博士软件建立了反映各施工阶段的有限元仿真计算模型,结合自适应施工控制理论,为该桥的施工提供准确的立模标高,确保施工过程的安全和施工质量。(2)利用施工阶段有限元仿真计算模型,系统分析了影响该桥线形控制的主要因素(混凝土弹性模量、容重、张拉控制应力等),总结了各影响因素的变化对结构变形的影响规律,为该桥线形控制的精确度奠定基础。(3)通过建立的结构分析模型,从成桥累计效应、收缩徐变效应以及温度效应三个因素考虑,分析了该桥中跨跨中合龙顶推力的合理取值,对比了合理顶推力、设计顶推力、无顶推力三种工况下主墩偏位和内力,结果表明施加合理顶推力对主墩偏位及受力有很好的改善。(4)运用有限元分析软件Midas/civil建立了全桥空间动力计算模型,分析了该桥的动力特性,进行了罕遇地震作用下的弹性时程反应分析,总结了主墩的内力分布特点。(5)为了提高高墩大跨连续刚构桥沿纵桥向的抗震性能,提出了在刚构桥两端桥台活动支座处设置粘滞阻尼器的减震方案。采用非线性时程反应分析,讨论了该方案的减震效果及粘滞阻尼器的合理力学参数取值。
【关键词】：铁路连续刚构桥 施工控制 参数敏感性 顶推力 粘滞阻尼器 减震
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.4;U448.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 预应力混凝土连续刚构桥概述10-12
• 1.1.1 预应力混凝土连续刚构桥的发展历史10-11
• 1.1.2 预应力混凝土连续刚构桥的受力特点11
• 1.1.3 预应力混凝土连续刚构桥的发展趋势11-12
• 1.2 桥梁施工控制的发展概况12-14
• 1.2.1 国外施工控制的发展概况12-13
• 1.2.2 国内施工控制的发展概况13-14
• 1.3 预应力混凝土连续刚构桥的地震反应研究现状14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 2 高墩大跨连续刚构桥的施工控制及分析16-32
• 2.1 施工监控的目的16
• 2.2 施工过程的模拟与结构分析16-22
• 2.2.1 工程概况16-18
• 2.2.2 结构计算模型的建立18
• 2.2.3 施工阶段划分18-21
• 2.2.4 结构分析结果21-22
• 2.3 施工中线形控制22-28
• 2.3.1 立模标高的确定22-23
• 2.3.2 标高测点布置及测量内容23-24
• 2.3.3 线性控制24-28
• 2.3.4 线形控制结果28
• 2.4 施工中应力控制28-31
• 2.4.1 应力测试原理28-29
• 2.4.2 应力测点布置及测试内容29
• 2.4.3 应力控制29-30
• 2.4.4 应力控制结果30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 高墩大跨连续刚构桥线形控制参数敏感性分析32-40
• 3.1 线形控制的影响因素32-33
• 3.2 线形控制主要影响因素分析33-37
• 3.2.1 混凝土弹性模量对主梁线形控制的影响33-34
• 3.2.2 混凝土容重对主梁线形控制的影响34
• 3.2.3 张拉控制应力对主梁线形控制的影响34-35
• 3.2.4 摩阻系数与偏差系数对主梁线形控制的影响35-36
• 3.2.5 徐变系数对主梁线形控制的影响36-37
• 3.2.6 混凝土加载龄期对主梁线形控制的影响37
• 3.3 各主要因素对线形控制影响汇总37-38
• 3.4 本章小结38-40
• 4 合龙段顶推力合理取值研究40-51
• 4.1 连续刚构桥合龙段顶推力研究的意义40
• 4.2 顶推力的确定40-45
• 4.2.1 克服永久作用引起的累计偏位所需顶推力计算41-43
• 4.2.2 克服合龙温差所需顶推力计算43-45
• 4.2.3 最终顶推力的确定45
• 4.3 顶推力对桥梁受力及变形的影响45-50
• 4.3.1 顶推力对桥墩变形及受力的影响45-47
• 4.3.2 顶推力对主梁挠度及内力的影响47-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 高墩大跨连续刚构桥在罕遇地震作用下的地震反应分析51-66
• 5.1 引言51
• 5.2 桥梁结构动力特性51-54
• 5.2.1 桥梁的动力特性分析理论51-52
• 5.2.2 求部分特征值的子空间迭代法52-53
• 5.2.3 振型的正交性53-54
• 5.3 时程分析方法54-55
• 5.3.1 地震作用下桥梁结构的运动方程及数值解法54
• 5.3.2 合理地震动的输入54-55
• 5.4 高墩大跨连续刚构桥动力特性分析55-61
• 5.5 高墩大跨连续刚构桥在罕遇地震作用下的线性时程反应分析61-65
• 5.5.1 时程分析所选取的地震波61
• 5.5.2 时程分析结果61-65
• 5.6 本章小结65-66
• 6 基于粘滞阻尼器的高墩大跨连续刚构桥减震研究66-76
• 6.1 粘滞阻尼器的工作原理及力学模型66-67
• 6.2 基于粘滞阻尼器的高墩大跨连续刚构桥减震效果分析67-71
• 6.3 阻尼器设置对桥台受力性能的影响71-75
• 6.3.1 桥台抗震验算指标71
• 6.3.2 桥台地震作用计算71-72
• 6.3.3 桥台抗震性能验算72-75
• 6.4 本章小结75-76
• 7 结论与展望76-78
• 7.1 本文结论76-77
• 7.2 展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 攻读学位期间的研究成果82

【参考文献】

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本文编号：945682