预应力混凝土连续梁-拱组合桥梁吊杆受力性能分析

摘要

近年来，伴随着我国桥梁建设事业的飞速发展，预应力混凝土连续梁—拱组合桥梁在全国各地得到了广泛的应用，该组合体系桥梁结合了梁桥受弯与拱桥受压的优点，利用吊杆对拱肋和主梁进行力的传递，在受力特点上，是典型的三元受力结构，主梁为活载分布构件、吊杆对力进行传递，拱肋则是主要的承重构件之一。预应力混凝土连续梁—拱组合桥梁具有以下优点:材料省、造价低、对地质要求不高、施工难度小、结构体系受力合理，故近年来在全国各地得到了较为广泛的运用。然而在这三元受力结构中，吊杆由于腐蚀、疲劳等原因所造成的吊杆断裂，会引起吊杆系的内力重分布，进而影响吊杆的轴力、位移及可靠度变化，故有必要对吊杆断裂所引起的结构受力变化进行分析。
　　本文以两座不同结构形式的梁拱组合桥为背景，研究吊杆断裂的相关结构响应，主要完成以下几点内容:
　　(1)通过简支梁拱组合桥模型，分析了均布荷载作用下的吊杆力分布规律;对等效膜张力计算模型，用力法方程导出了吊杆膜张力与梁拱刚度比、吊杆拱肋等代刚度比、拱肋矢跨比等多参数的关系。
　　(2)利用有限元软件建立背景工程1及背景工程2的有限元模型，分析了在不同位置吊杆断裂的情况下，两座组合桥梁吊杆前后的轴力及位移变化，其中在背景工程2中以吊杆断裂前后的轴力及位移变化量为分析对象，将吊杆断裂前后的轴力与位移的变化量进行对比，最终得到不同结构形式的两座背景桥梁的吊杆断裂对于剩余吊杆的轴力及位移的影响和差异。
　　(3)在承载能力极限状态下，计算背景工程1的正截面抗弯安全富余度，然后计算其在不同位置吊杆断裂后的正截面抗弯安全富余度，得到吊杆断裂引起的正截面抗弯安全富余度变化图;在背景工程2中，计算了不同位置吊杆断裂前后的正截面安全富余度的变化量，利用该数据，说明承载能力极限状态下吊杆断裂对于背景工程2的梁拱组合桥梁正截面抗弯安全富余度的影响情况，最终得到吊杆断裂对于不同结构形式的两座背景桥梁的正截面抗弯承载能力的影响和差异。
　　(4)计算了两座背景桥梁在吊杆断裂前后的可靠指标，分析吊杆断裂对于剩余吊杆可靠指标的影响。通过改变吊杆的材料强度变异系数，得到在吊杆的材料强度变异系数分别为0.05、0.1、0.15、0.2时的吊杆可靠指标，进而得到不同的吊杆材料强度变异系数与吊杆可靠指标的关系。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 预应力混凝土连续梁—拱组合桥梁的发展概述

1．2 预应力混凝土连续梁—拱组合桥梁的基本类型和特点

1．3 国内外研究现状

1．4 存在的问题与不足

1．5 本文研究的主要内容

第二章 相关理论分析

2．1 梁—拱组合桥梁中梁拱刚度比对吊杆受力影响

2．1．1 有限元软件计算吊杆力

2．1．2 力学方法推导吊杆力

2．2 可靠度分析理论

2．2．1 安全理论

2．2．2 可靠度理论

2．2．3 极限状态方程

2．2．4 失效概率和可靠指标

2．2．4 响应面法计算结构可靠度

2．3 本章小结

第三章 基于吊杆断裂的受力分析

3．1 刚梁柔拱连续梁—拱组合桥梁吊杆受力分析

3．1．1 工程背景1及模型建立

3．1．2 吊杆断裂前后的吊杆力对比

3．1．3 吊杆断裂前后的位移对比

3．2 刚梁刚拱连续梁—拱组合桥梁吊杆受力分析

3．2．1 工程背景2及模型建立

3．2．1 吊杆断裂前后吊杆力变化量

3．2．2 吊杆断裂前后位移变化量

3．3 吊杆断裂前后的桥梁抗弯安全富余度计算

3．3．1 背景工程1正截面抗弯安全富余度

3．3．2 背景工程2正截面抗弯安全富余度变化量

3．4 本章小结

第四章 承载能力极限状态下的吊杆可靠度评估

4．1 背景工程1吊杆可靠度评估

4．1．1 随机变量选取

4．1．2 极限状态方程建立

4．1．3 吊杆断裂前后的可靠度指标评估

4．1．4 吊杆材料强度变异系数对吊杆可靠度指标影响

4．2 背景工程2吊杆可靠度评估

4．2．1 随机变量选取

4．2．2 极限状态方程建立

4．2．3 吊杆断裂前后的可靠度指标评估

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及取得的学术成果