大高差连续刚构桥桥墩的受力分析和优化设计

发布时间：2017-04-08 17:06

  本文关键词：大高差连续刚构桥桥墩的受力分析和优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：大高差连续刚构桥就是连续刚构桥上采用高低墩,高低墩由于两个桥墩的刚度不一样,在同时受到荷载等作用的时候,两个桥墩的受力和变形是不一样的,特别是高低墩的墩差比较大的时候,这种不对称性就越明显,如果按照对称桥梁去分析和设计不对称桥梁可能会带来比较大的误差,为了分析两个桥墩的墩高差在多少时两个桥墩的力学性能相差不太大且受力比较合理,本文通过理论分析并结合有限元软件对跨径对称但是墩高不对称的连续刚构桥进行理论上的计算分析,对比得出在不改变桥墩截面型式、配筋、主梁截面型式以及不增加横梁的前提下,大高差桥墩的适用范围,为以后的设计和施工提出思路和建议。通过有限元软件对大高差刚构桥桥墩进行分析计算,具体研究内容如下:(1)通过有限元软件对主梁跨径对称,上部结构的受力和构造保持不变,分析的时候保持一侧桥墩的高度10m不变,使另外一侧桥墩的高墩分别达到20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m,对比和分析不同墩高差时两个桥墩的受力和变形特点。(2)通过对(1)中分析结果中出现的问题提出解决方案,包括当墩差达到一定程度的时候高低墩的力学性能相差比较大,提出通过改变桥墩刚度的方法以及采用刚构-连续梁桥方法,并对两种方案在一定墩高差时的力学性能进行了分析验证,通过分析判断以上两种方案是否可以改善高低墩的受力。(3)总结以上分析结果,得出结论并对大高差刚构桥的设计和施工提出意见和建议。通过分析得出:(1)随着墩差的逐渐增大,即高低墩的相对刚度差越来越大,温度零点逐渐移动到刚度较大一侧的桥墩,对于本文中的双薄壁墩,当墩差在30-40m的时候温度中心会介于刚度较大的矮墩桥墩的双肢之间,此时引起矮墩墩顶处主梁受到较大的拉力作用,对于全预应力混凝土来说需要引起重视。(2)当墩差小于30m的时候高墩和矮墩可以采用相同大小的截面,此时高低墩的受力相差不是很大。(3)当高低墩的墩差大于40m的时候需要改变高墩的相对刚度,可以增大桥墩截面厚度,采用变截面桥墩等措施,同时需要在双薄壁墩之间设置连系梁,以增大高墩的整体稳定性。(4)当墩差大于30m的时候可以采用刚构-连续梁桥来解决大高差刚构桥桥墩受力相差比较大的问题。
【关键词】：连续刚构桥 高低墩 刚构-连续梁桥 跨径不对称 桥墩内力及变形
【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】：U443.22;U448.23
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-13
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 大高差刚构桥在国内外的发展现状11-12
• 1.3 预期达到的目的12
• 1.4 本论文的主要研究内容12-13
• 2 桥梁分析的基本信息13-17
• 2.1 建立有限元模型13-14
• 2.2 本桥所采用的主要材料14
• 2.3 作用在桥梁上的荷载14-15
• 2.3.1 上部结构荷载14-15
• 2.3.2 桥墩上的作用15
• 2.4 桥梁施工阶段的划分15-17
• 3 桥墩的选型与分析理论17-28
• 3.1 大高差刚构桥桥墩的选型17-22
• 3.1.1 大高差刚构桥结构体系的特点17-18
• 3.1.2 大高差刚构桥下部桥墩的特征18-22
• 3.2 大高差刚构桥桥墩的分析理论22-26
• 3.2.1 温度变化产生的次内力22-25
• 3.2.2 混凝土收缩徐变25-26
• 3.3 大高差刚构桥桥墩需要注意的问题26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 4 桥墩的受力和变形分析28-51
• 4.1 温度作用下桥墩的内力分析28-35
• 4.1.1 整体升温作用下桥墩所受的弯矩28-31
• 4.1.2 温度变化时桥墩所受的剪力31-32
• 4.1.3 温度变化所引起的墩顶位移32-33
• 4.1.4 温度变化所引起的墩身应力33-35
• 4.2 在活载作用下桥墩的受力和变形35-39
• 4.2.1 活载作用下桥墩所受的弯矩35-36
• 4.2.2 活载作用下桥墩所受的应力36-37
• 4.2.3 活载作用下的轴力37
• 4.2.4 活载作用下的位移37-38
• 4.2.5 整体升温和活载共同作用下墩身的应力38-39
• 4.2.6 整体降温和活载共同作用下墩身的应力39
• 4.3 使用阶段桥墩墩身裂缝的验算39-41
• 4.4 使用阶段墩身正截面轴心/偏心验算41-42
• 4.5 稳定性的分析42-46
• 4.6 主梁的验算46-49
• 4.7 本章小结49-51
• 5 结构优化及处理方案51-57
• 5.1 优化方案的提出51
• 5.2 不同墩厚的桥墩在使用阶段的验算51-56
• 5.3 本章小结56-57
• 6 刚构-连续梁桥的解决方案57-64
• 6.1 刚构-连续梁桥简介57-59
• 6.1.1 刚构-连续组合连续体系梁桥的主要特点58
• 6.1.2 刚构-连续组合梁桥存在的问题58-59
• 6.2 刚构-连续梁桥模型的建立59-60
• 6.3 温度作用下的内力和变形60-61
• 6.4 活荷载作用下的受力和变形61-62
• 6.5 刚构-连续梁桥墩身的验算62-64
• 7. 结论和展望64-65
• 7.1 结论64
• 7.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间的研究成果69

【参考文献】

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2 柳朝郸;大跨连续刚构桥矮墩设计分析研究[D];兰州交通大学;2012年

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  本文关键词：大高差连续刚构桥桥墩的受力分析和优化设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：293288