矮墩连续刚构桥力学行为分析研究

摘要

连续刚构桥由于其施工方法成熟，施工难度较低，桥梁的跨越能力强，行车舒适性好，养护简便，造价较低，外形美观等诸多的优点，已经成为较为普遍的桥型。根据连续刚构桥的受力特点，通常其桥墩不宜太矮，但在一些特定的环境，例如当桥梁跨越湖泊、湿地或市政桥梁设计存在高度限制时，需将连续刚构桥按照矮墩形式设计，由于连续刚构桥为多次超静定结构，在受到外界因素影响下容易引起较大的结构内力变化，当桥墩过矮会明显增大其抗推刚度，从而增大结构次内力，这往往限制了矮墩连续刚构桥的应用。本文通过对一座三跨对称连续刚构桥进行墩跨比、主墩截面形式、合龙偏差影响三个方面分析探讨，研究矮墩连续刚构桥的结构受力特点，为矮墩连续刚构桥的设计与施工提供一定的参考。
　　①对三跨连续刚构桥主墩墩高与主跨跨径的比例进行研究，本章设计了12种墩跨比的方案，方案中主跨跨径保持60m不变，主墩墩高从15m分11级逐渐降低到4m，墩跨比范围为1/4～1/15。对比每种方案在恒载、温度荷载、移动荷载、主墩不均匀沉降4种荷载组合作用下结构内力变化规律，并根据变化规律提出将墩跨比小于等于1/6的连续刚构桥界定为矮墩连续刚构桥的建议。
　　②对三跨矮墩连续刚构桥主墩截面形式进行对比分析，在参考上一章矮墩连续刚构桥界定后，本章将模型分为两组，一组为矮墩桥，另一组为非矮墩桥，每组选择有代表性的3种主墩截面形式，分别进行建模分析计算，对比在恒载、温度荷载、移动荷载、主墩不均匀沉降4种荷载组合作用下不同主墩截面形式的矮墩连续刚构桥的内力特征，得到了四肢薄壁实心墩在满足稳定性前提下更适合矮墩连续刚构桥的结论。
　　③对三跨矮墩连续刚构桥合龙偏差影响进行研究，设计了矮墩桥中跨合龙无偏差和有偏差、非矮墩桥中跨合龙无偏差和有偏差四种对比方案，模拟矮墩桥和非矮墩桥在中跨合龙前出现偏差，采取附加配重的方式进行强制合龙。通过对桥梁在中跨合龙前施加附加配重后、桥梁建成时（桥面二期恒载施加）、运营三年（收缩徐变3年）3种工况内力的对比分析，研究矮墩连续刚构桥中跨合龙偏差对结构内力的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 连续刚构桥特点

1．2．1 结构形式特点

1．2．2 结构受力特点

1．3 连续刚构桥发展趋势

1．4 矮墩连续刚构桥的研究现状

1．5 本文主要的研究内容和意义

1．5．1 论文研究的内容

1．5．2 论文研究的意义

第二章 有限元模型建立及施工监控简介

2．1 有限元法理论概要

2．1．1 概述

2．1．2 有限元法要点

2．1．3 有限元法特性

2．1．4 有限元软件简介

2．2 麻柳沱大桥有限元模型

2．2．1 工程概述

2．2．2 桥梁结构计算参数

2．2．3 连续刚构桥的施工方法

2．2．4 有限元模型的建立

2．3 麻柳沱大桥施工监控简介

2．3．1 施工阶段应力验算

2．3．2 施工阶段预拱度设置

2．3．3 施工监控结果

第三章 连续刚构桥墩跨比研究

3．1 计算模型

3．1．1 原始模型

3．1．2 墩跨比取值

3．1．3 荷载

3．2 计算结果及分析

3．2．1 主梁弯矩

3．2．2 主墩墩顶弯矩

3．2．3 主墩墩顶轴力

3．2．4 主墩墩顶水平位移

3．2．5 主墩压杆稳定性验算

3．3 本章小结

第四章 矮墩连续刚构桥主墩截面形式研究

4．1 主墩截面形式的比较及选择

4．2 计算模型

4．2．1 主墩截面形式及尺寸的拟定

4．2．2 主墩截面形式研究对比方案

4．2．3 荷载工况及荷载组合

4．3 计算结果及分析

4．3．1 主梁弯矩

4．3．2 主墩墩顶弯矩

4．3．3 主墩墩顶轴力

4．3．4 主墩压杆稳定性验算

4．4 本章小结

第五章 矮墩连续刚构桥中跨合龙竖向偏差影响分析

5．1 计算模型

5．1．1 模型

5．1．2 工况及荷载

5．2 附加配重确定

5．3 合龙偏差对结构的影响

5．3．1 主梁弯矩

5．3．2 主墩墩顶弯矩

5．3．3 主墩墩顶轴力

5．3．4 主墩压杆稳定性验算

5．4 本章小结

6．1 本文的主要结论

6．2 不足和展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果