曲率半径变化对连续刚构桥受力性能影响规律的研究

摘要

随着高等级公路普遍建造，曲线连续刚构桥由于能够很好符合山区的优势将会被大量修建，但此类桥梁结构受力比较复杂，如何准确地计算其内力和变形就成为一个很重要的问题。因此，对曲线连续刚构桥的结构计算进行研究是很有必要的。
　　目前国内的桥梁专用计算软件，主要是平面分析程序，不能满足曲线连续刚构桥这种空间结构的要求。韩国的MIDAS软件能够对曲线连续刚构桥进行空间计算分析，本文即使用MIDAS对一座曲线连续刚构实桥进行了计算分析，并在此基础上改变主梁平面曲率，应用MIDAS开展曲线连续刚构桥各主要施工阶段不同平曲线半径的内力和变形计算，并对计算结果进行总结分析，从而研究分析曲率变化对主梁内力和变形的影响。为此，本论文开展了以下工作：
　　1．根据实际施工情况，应用MIDAS计算实桥在自重、预应力、施工荷载等作用下主梁各主要施工阶段的内力(弯矩、扭矩等)和变形(扭转、径向位移等)。
　　2．在不改变墩高、主梁跨径、预应力钢筋等的前提下，通过改变主梁的平曲线半径，对比分析实桥在最大悬臂状态结构、成桥阶段、活载作用阶段的结构内力及变形。计算结果表明：从平曲线半径584m到高速公路平曲线一般最小半径200m变化时，主梁弯矩随着曲率半径的减小而减小，最大增量为活载作用下最大弯矩值，其增量为7％不到，可以忽略，主梁竖向挠度在各跨跨中最大，随着曲率半径的减小而增大，总体上增加的幅度较小，可以忽略。主梁扭矩和径向位移在墩顶处最大，随着曲率半径的减小而快速增加，总体上变化较大，在设计计算和施工过程中不能忽略。主梁的扭转角在最大悬阶段时，1/4跨附近最大，成桥阶段时跨中最大，但都随着曲率半径的减小而快速增加，总体变化较大，应引起足够的重视，需考虑是否设置扭转预拱度问题，而在活载作用下扭转角反而减小，可以不用考虑曲率影响。
　　本文为曲线连续刚构桥的设计、计算和施工提供了一定的参考，也为后期进行曲线连续刚构桥梁不同跨径以及墩高的对比分析积累经验。

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1 绪论

1.1曲线连续刚构桥的研究现状

1.2曲线连续刚构在桥梁工程中的应用

1.3本课题的必要性及研究内容

2 曲线梁桥及连续刚构桥简介

2.1曲线梁桥的结构受力特点及计算理论简介

2.2连续刚构桥简介

2.3对于曲线连续刚构的一些特殊考虑

3 曲线连续刚构桥有限元分析理论

3.1有限元法概述

3.2桥梁结构空间有限元法概述

4 曲线连续刚构桥结构受力分析

4.1依托工程概况

4.2计算模型的建立

4.3结构受力性能计算

5 曲线连续刚构桥不同曲率半径受力性能分析对比

5.1最大悬臂状态结构内力及变形分析对比

5.2成桥阶段结构内力及变形的分析对比

5.3活载作用阶段结构内力及变形的分析对比

5.4 弯曲半径变化计算的主要结论及意义

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献