文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
高墩大跨连续刚构桥动静力计算与稳定性研究
姓名:王淳
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:张谢东
20061101
摘要近年来,随着我原微丘区向山岭重丘区发展,桥墩也需要越来越高,平衡悬臂旌工过程中结构状态不断变化,为了保证施工安全性及线形、应力符合设计要求,需要对施工过程中的变形、应力、动力特性和稳定性进行计算和分析。由于跨径的增大和桥墩高度的增加,桥梁结构的几何非线性、动力特性及稳定性问题也变得愈来愈重要。根据以上分析,本文具体工作如下:首先,本文论述了高墩大跨连续刚构桥的结构受力特性,以及桥梁结构几何非线性的有限元方法、非线性方程的求解。主要以沪蓉西高速公路龙潭河特大桥为工程背景,采用大型桥梁专用有限元软件疌建立桥梁的有限元模型,对全桥进行施工静力仿真分析,比较了单薄壁墩和双薄壁墩在不同墩高、壁厚情况下对结构受力的影响,重点分析了恒载作用下几何非线性对高墩大跨连续刚构桥的影响。在仿真分析中,考虑了混凝土的收缩徐变、钢筋的预应力损失和体系转换过程中边界条件变化等因素,得到了各施工阶段的应力和挠度变化值。然后,用有限元方法计算分析了龙潭河特大桥典型工况下的自振特性,采用动力风荷载模型对桥梁典型工况进行了抗风性能分析。在上述工作的基础上,介绍了餍в重力二阶效应姆治龇椒ǎ愿叨沾罂缌展骨诺腜.△效应进行了分析。最后,论述了目前桥梁结构稳定性的研究现状及存在问题,以及结构稳定性分析的有限元法,综合比较了两种不同的稳定分析理论的差别及其在实际工程中的适用范围。通过进一步分析得到了龙潭河特大桥悬臂施工和成桥阶段的稳定安全系数,探讨悬臂施工高墩大跨连续刚构桥结构体系、系梁设置、墩高及壁厚对稳定性的影响,得到了一些有益的结论。关键词:大跨径连续刚构桥;高墩;刚度;几何非线性;稳定性;动力特性△效应武汉理】:大学硕士学位论文
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第滦髀课题研究背景和意义近年来中国桥梁建设向大跨度迅速发展,陆续修建了多座有先进水平的大施工相对简单,技术经济指标相对较低,且以其结构新颖,行车条件好,得到于长细比较大的高墩,不考虑竖向力对变位的影响,必将产生较大误差,导致线性,由于桥墩较高,结构的刚度相对较小,为确保结构安全,有必要分析高化和大型化,因而大跨度桥梁在风荷载、移动车辆荷载作用下的结构振动研究设计理论的完善与发展,并对实桥使用安全性提供科学依据,具有很重要的现实意义和应用琬值】。强度问题有着同等重要的意义。随着桥梁结构的不断增大,桥塔高耸化、箱梁跨度连续刚构桥,它以其虽外表朴实却适应性强、施工方便、投资少、效益高,广大桥梁设计者的青睐。同时,由于某些桥梁跨越地区为地形所限,往往采用高桥墩设计,个别高桥墩可达百米以上,为了减少桥墩顺桥向的抗推刚度,往往要求桥梁的截面积较小而桥墩高度较大,因此桥梁在设计计算时结构的非线性不可忽视,施工及使用过程中结构的动力响应和稳定性分析非常重要。对高桥墩的设计计算,以往采用传统的以弹性理论为基础的设计计算方法来分析墩的内力和变形,对于长细比较小的低墩,不致引起太大的偏差,但对结构偏于不安全。在一般的连续刚构桥梁的计算中,为方便起见,都把连续刚构当作是平面刚构架来加以计算,模拟的单元是平面杆单元,而没有考虑到菲墩结构在计入结构的几何非线性因素的影响,对结构的内力和变形作精确的分析计算。桥梁结构的振动是影响桥梁的使用与安全的重要因素之一。在人类社会高速发展的今天,随着交通运输业的迅速发展,桥梁结构形式日趋多样化、轻型就成了普通关注的问题。理论分析和现场实测紧密结合,相互验证,并对桥梁的动力可靠性作出科学的统计评价是当代桥梁工作者的主要任务之一,对桥梁稳定问题是力学中的一个重要分支,也是桥梁工程中经常遇到的问题,与薄壁化以及高强材料的应用,结构整体和局部的刚度下降,使得稳定问题显得比以往更为重要。在某些大跨径桥梁设计中,有时不是强度而是由稳定控制。武汉理工大学硕士学位论文
计的我国第一座主跨的大跨径连续刚构桥一广东洛溪大桥建成通车后,高墩大跨连续刚构桥的发展概况墩高和桥长还有不断增大的趋势,对设计和施工中的关键技术问题之——稳定。叨沾罂缌展骨殴谕夥⒄棺纯梁失稳而造成事故的例子。对于高墩大跨刚构桥,由于其日益广泛地采用高强续梁固结,形成了带铰的莲续誰固逑怠K孀鸥咚俳煌ǖ难杆俜⒄梗G笮桥梁由于稳定导致的破坏往往因局部秆件压曲丙引起全桥垮塌,所造成的安全问题与经济损失极为严重,故应杜绝因稳定导致桥梁的破坏。桥梁结构的失稳现象表现为结构的整体失稳或局部失稳。局部失稳是指部分子结构的失稳或个别构件的失稳,局