预应力混凝土斜腿刚构桥受力性能分析

摘要

斜腿刚构桥是中等跨径桥梁中有较强竞争力的桥型之一，其关键设计参数，静、动力特性及抗震性能是工程应用中非常关心且值得深入研究的课题。本文结合实际工程设计，开展了如下研究工作：
　　研究了斜腿倾角35°～60°变化时刚构桥控制截面的受力变化规律，总结了各控制截面的内力、应力与位移随斜腿倾角的变化特点，确定了内力、应力和位移对斜腿倾角的影响敏感性，综合分析各因素确定了斜腿刚构桥的最佳斜腿倾角为45°～50°。
　　研究了斜腿长度对刚构桥控制截面内力、应力和位移的变化规律，总结了斜腿长度与中跨跨径比值对内力、应力和位移的影响特点，确定了斜腿刚构桥的最佳斜腿长度范围为0.25～0.35倍中跨跨径。
　　研究了分跨比(边跨与中跨的比值)变化时斜腿刚构桥控制截面的内力、应力和位移的变化规律，确定了斜腿刚构桥的最佳分跨比为0.6～0.7。
　　结合某单排多斜腿刚构桥施工图设计，在取用最佳斜腿倾角、最佳斜腿长度和最佳分跨比的前提下开展了桥梁结构静力特性研究，分析了不同荷载工况对斜腿刚构桥的弯矩、剪力和轴力的影响规律，明确了桥梁关键截面内力的受控特点。
　　基于Lanczos向量法分析了斜腿刚构桥的动力特性，得出桥梁的前15阶自振周期和振型，获得了桥梁的动力特性，并使用反应谱分析方法对斜腿刚构桥进行地震响应分析。分析了各种地震作用组合对桥梁控制截面的影响，得出各类地震作用下控制截面内力和位移反应的控制地震作用组合。使用按欧洲规范计算的控制组合结果与国内方法进行比较，表明两种方法比较接近，可以使用欧洲规范的地震作用组合进行桥梁分析与设计。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 概述

1.2 斜腿刚构桥的发展

1.3 斜腿刚构桥已有研究情况

1.3.1 斜腿刚构桥关键参数方面研究

1.3.2 斜腿刚构桥静、动力特性方面研究

1.3.3 斜腿刚构桥抗震方面研究

1.3.4 斜腿刚构桥优化等方面研究

1.4 动力分析方法

1.5 地震分析方法

1.6 存在的问题

1.7 本文的研究内容

1.8 研究的技术路线

2 斜腿刚构桥重要参数研究

2.1 桥梁概况

2.2 计算模型的建立

2.3 斜腿倾角的研究

2.3.1 控制截面的弯矩分析

2.3.2 控制截面的剪力分析

2.3.3 控制截面的轴力分析

2.3.4 控制截面的拉应力分析

2.3.5 控制截面的压应力分析

2.3.6 控制截面的位移分析

2.3.7 适宜的斜腿倾角范围

2.4 斜腿长度的研究

2.4.1 控制截面的弯矩分析

2.4.2 控制截面的剪力分析

2.4.3 控制截面的轴力分析

2.4.4 控制截面的拉应力分析

2.4.5 控制截面的压应力分析

2.4.6 控制截面的位移分析

2.4.7 适宜的斜腿长度范围

2.5 分跨比的研究

2.5.1 控制截面的弯矩分析

2.5.2 控制截面的剪力分析

2.5.3 控制截面的轴力分析

2.5.4 控制截面的拉应力分析

2.5.5 控制截面的压应力分析

2.5.6 控制截面的位移分析

2.5.7 适宜的分跨比范围

2.6 本章小结

3 斜腿刚构桥静力计算分析

3.1 概述

3.2 结果分析

3.2.1 控制截面的弯矩分析

3.2.2 控制截面的剪力分析

3.2.3 截面的轴力分析

3.2.4 控制截面的扭矩分析

3.3 本章小结

4 斜腿刚构桥动力性能分析

4.1 概述

4.2 动力特性分析结果

4.3 本章小结

5 斜腿刚构桥地震响应分析

5.1 概述

5.2 分析结果

5.2.1 轴力反应分析

5.2.2 横向剪力反应分析

5.2.3 竖向剪力反应分析

5.2.4 扭矩反应分析

5.2.5 竖向弯矩反应分析

5.2.6 横向弯矩反应分析

5.2.7 顺桥向水平位移反应分析

5.2.8 横桥向水平位移反应分析

5.2.9 竖向位移反应分析

5.3 两种规范下的内力反应和位移反应对比

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目

致谢

参考文献