斜交钢箱梁桥静力分析研究

发布时间：2017-10-04 18:47

  本文关键词：斜交钢箱梁桥静力分析研究

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【摘要】：目前,钢箱梁被广泛的运用在城市桥梁建设中,因其自重轻、跨越能力大、施工周期短和制造架设方便等优点而备受桥梁设计者青睐。结构复杂、漂亮美观的钢箱梁桥,从功能性和景观性上也满足了现代化城市的需求。为使桥梁更好地适应地形地物的限制,与周围建筑环境协调一致,减小水中墩阻力能力以及满足通航等设计要求,使得斜弯结构在桥梁中的比例不断增大,而斜交钢箱梁桥的建设也逐渐增多。斜交钢箱梁桥大多采用正交异性钢桥面板结构,桥面板焊接细节复杂且存在很多的疲劳缺陷,在经历长期反复的车辆动荷载作用,焊接细部构造处易出现疲劳裂纹而发生疲劳破坏。本文以晋城市南环路立交桥钢箱梁部分和郑东新区龙北二路跨引水渠桥梁为工程背景,通过Midas/Civil和Ansys有限元软件建立斜交简支钢箱梁桥和斜交连续变截面钢箱梁桥的空间有限元模型,并对斜交钢箱梁桥的受力特性进行分析研究。其中对简支钢箱梁桥建立相同跨径的简支直桥模型进行对比,对连续钢箱梁桥建立梁单元模型和板单元模型进行分析对比,梁单元模型考虑有效分布宽度。通过斜交简支钢箱梁桥和直桥的受力特性对比发现,斜交钢箱梁桥的等效应力分布与直桥基本相同,应力平均值接近;斜交钢箱梁桥跨中顺桥向应力相对直桥偏小,支座在锐角处易出现负反力,直桥各支座反力相对均匀。通过斜交连续钢箱梁桥梁单元和板单元模型对比发现,梁单元平均组合应力与板单元接近,梁单元最大组合应力在考虑有效分布宽度仍比板单元偏小。另外,本文通过Midas/Civil和Ansys软件分别建立龙北二路钢箱梁有限元模型,结合现行公路桥梁规范和Miner线性累积损伤评估方法对钢箱梁进行疲劳验算,评估预期使用寿命。通过疲劳计算结果发现,钢箱梁桥面板疲劳细节4的疲劳寿命最短,各疲劳细节的寿命指标均小于容许值,不易发生疲劳破坏。
【关键词】：斜交钢箱梁桥 受力特性 疲劳 负反力
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 国内外斜交钢箱梁发展现状9-11
• 1.2 斜交钢箱梁桥结构特点11-12
• 1.3 钢箱梁疲劳问题12-13
• 1.4 存在的问题和主要研究内容13-15
• 第二章 简支斜交钢箱梁桥受力特性分析15-38
• 2.1 工程概述15-17
• 2.2 有限元计算模型17-19
• 2.2.1 简支斜交钢箱桥模型17
• 2.2.2 简支钢箱梁直桥模型17-19
• 2.3 钢箱梁荷载作用19-21
• 2.4 结果分析21-36
• 2.4.1 移动荷载作用分析21-31
• 2.4.2 温度梯度作用分析31-34
• 2.4.3 荷载组合作用分析34-36
• 2.5 抗倾覆计算36
• 2.6 结论36-38
• 第三章 连续斜交钢箱梁桥受力特性分析38-59
• 3.1 工程背景38-40
• 3.2 梁单元计算40-48
• 3.2.1 梁单元计算模型40
• 3.2.2 有效分布宽度计算40-42
• 3.2.3 各荷载作用分析42-48
• 3.3 板单元计算48-52
• 3.3.1 板单元计算模型48
• 3.3.2 荷载组合作用48-52
• 3.4 结果分析52-56
• 3.4.1 钢箱梁应力分析52-54
• 3.4.2 支座反力分析54-55
• 3.4.3 抗倾覆计算55-56
• 3.5 梁单元与板单板对比分析56-57
• 3.6 结论57-59
• 第四章 钢箱梁疲劳性能研究59-70
• 4.1 国内外规范抗疲劳设计59-62
• 4.1.1 欧洲规范Eurocode59
• 4.1.2 日本钢桥设计规范59-60
• 4.1.3 美国AASHTO规范60
• 4.1.4 英国BS5400规范60
• 4.1.5 我国钢结构设计规范60-62
• 4.2 钢箱梁整体疲劳计算分析62-64
• 4.2.1 疲劳车辆荷载模型62-63
• 4.2.2 疲劳计算方法63
• 4.2.3 计算模型63
• 4.2.4 疲劳计算结果63-64
• 4.3 钢箱梁构造细节疲劳计算64-67
• 4.3.1 疲劳车辆荷载模型及横向分布64-65
• 4.3.2 疲劳计算方法65
• 4.3.3 需要计算疲劳构造细节65-66
• 4.3.4 计算模型及疲劳计算工况66-67
• 4.4 计算结果67-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 结论与展望70-73
• 5.1 本文主要结论70-71
• 5.2 研究的不足及待解决的问题71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 在学期间发表的论著和取得的学术成果77

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本文编号：972270