基于拉-压杆模型的PC连续刚构箱梁的局部分析与合理化设计

发布时间：2020-05-23 01:28

【摘要】：连续刚构桥作为我国目前桥梁建设中一种常见的桥梁类型,以其墩梁固结的结构特点,产生了便于悬臂施工、拥有更良好的顺桥向抗弯刚度以及更好的抗震性能等优点。在目前的桥梁工程中得到了十分广泛的应用。而桥梁上部结构的箱梁也同样具有诸多优点,例如截面抗扭刚度大、对于刚构桥型,可以更好地承受负弯矩、更加适应现代化的施工方法的要求等。虽然连续刚构箱梁桥有诸多优点,然而对于连续刚构箱梁桥上部结构的部分局部构件的设计过程中,无现行规范可以参考,多数依赖设计人员的经验进行配筋设计。本文基于拉-压杆模型计算理论,结合某在建预应力混凝土连续刚构桥的工程实例,对上部结构箱梁的局部构建进行了规范化设计,并且提出了合理化的局部设计建议。为此本文主要完成了以下工作:(1)介绍了目前的拉压杆研究现状,以及拉压杆模型的计算准则和构造拉压杆模型的基本方法。(2)建立了全桥的梁单元模型,并采用子结构分析方法对墩顶块临近块段和箱梁端锚固区及齿板锚固区建立实体模型并进行静力分析。引入了模型偏差系数的概念,以此确定出PC连续刚构墩顶块段D区和箱梁端锚固区及齿板锚固区的D区的准确作用范围。(3)根据静力分析结果,得到D区主应力迹线,采用应力迹线法,按照主应力方向构造出墩顶块D区顶板、底板、腹板、横隔板以及梁端锚固区和齿板锚固区的拉压杆模型,并且求解出各根杆件的内力。(4)按照拉压杆模型强度计算理论,并根据拉杆的位置布置钢筋,得到基于拉压杆模型的配筋方法。(5)检验了原设计文件中关于D区配置钢筋的合理性,提出了D区合理化的钢筋设计建议,为今后的PC连续刚构桥的局部设计提供一种更加合理的计算方法。
【图文】：

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出结构的应力迹线，蓝色代表主压应力，黑色代表主拉应力。b) 主应力迹线 b）拉压杆模型图2.14 应力迹线法构造模型2.2.3 拓扑优化法随着计算机运算能力和功能的不断丰富，拓扑优化的理论方法与工程结构得以成功结合，对于结构的拓扑优化，就是将结构中无法有效承担荷载，或者承担荷载能力较小的部分去除，得到结构材料的最优解，且满足整体结构受力和变形的要求。自 1988年 Bendsoe 和 Kikuchi 提出基于拓扑理论的设计方法，近几十年来拓扑优化法发展迅速。二十世纪九十年代初期，遗传算法（GA）被引入工程结构领域，通过工程软件的辅助，得到结构的近似最优解；九十年代中期，渐进结构优化算法（ESO）被提出

拓扑图,拓扑,移除,应力迹线

a) 移除 30% b) 移除 50%c) 移除 70% d) 移除 90%图2.15 拓扑合理化法2.3 应力迹线法相关的应力理论在上一节介绍的三种构造拉-压杆模型的方法，本文选择应力迹线法来构造拉-压杆模型，，所以在构造模型前，需要对应力迹线法所需要的应力理论进行介绍。根据应力迹线法构造拉-压杆模型，可以理解为根据主应力的矢量方向求出的拉压杆模型。而根据材料力学中的关于主应力的定义，主应力是过一点处不同方位的截面上正应力的极值。可以证明，一点处必定存在这样一个单元体，其三个相互垂直的面均为主平面，三个互相垂直的主应力分别记为 1、 2、 3，且规定按代数值大小的顺序排列
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U448.23

【参考文献】