独柱墩混凝土曲线连续箱梁桥横向位移及设计对策研究

摘要

随着城市基础设施不断完善，城市交通也进入了一个快速发展的时期。曲线梁桥由于线性布置灵活、节约建筑空间和造型美观等优点，使其在城市道路设计中备受青睐。随着曲线梁桥数量的增加，相关病害也接踵而来，其中曲线梁桥横向位移问题日益凸显。因此对曲线梁桥横向位移问题的分析和研究具有理论和实际意义。
　　本文针对独柱墩混凝土曲线连续箱梁桥横向位移的问题进行了分析和研究。以某实际工程为背景，建立不同曲率半径和预偏心的有限元模型，分析了造成曲线梁桥横向位移的因素，研究了主梁位移对曲线梁桥受力和变形的影响，并针对此类病害提出了相应的设计对策，以减少此类病害的发生。主要得到以下结论:
　　(1)曲线梁桥横向位移并不是由单一因素造成的，而是多因素相互作用的结果。造成主梁横向位移的因素有恒荷载、预应力、温度梯度、系统温差、汽车荷载以及支座沉降，其中系统温差和汽车荷载是造成主梁横向位移的主要因素。
　　(2)曲率半径对曲线梁桥横向位移的影响较为明显，曲率半径越小，主梁横向位移、扭转越显著，以及支座越容易脱空;预偏心对主梁联端处横向位移、扭转影响很小，可忽略不计，而对主梁中跨处横向位移、扭转影响相对明显。
　　(3)主梁偏移对联端内侧支座影响最为显著，偏移增加了支座脱空的可能性，加剧主梁横向位移和扭转，同时也会引起主梁扭矩的增大，并且主梁偏移越大这些现象越明显。
　　(4)在横向位移恢复值不变的情况下，主梁累积位移和系统降温作用次数呈线性关系，随着荷载作用次数的增加，其累积位移呈线性增大。主梁累积位移和汽车荷载作用次数呈指数关系，随着汽车荷载作用次数的增加，其累积位移呈指数增大。
　　(5)针对独柱墩曲线梁桥横向位移的问题，提出了一些设计对策，并结合模型计算和分析推导，验证了所提出设计对策的可行性和有效性，为设计人员提供参考，以减少此类病害的发生。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 曲线梁桥常见病害

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究的主要内容

2 曲线桥特性及计算相关理论

2．1 曲线梁桥分类

2．2 曲线梁桥力学特性

2．3 影响曲线梁桥受力特性的因素

2．4 曲线梁桥分析方法

2．5 本章小结

3 位移因素及其对曲线梁桥影响分析

3．1 工程概况

3．2 计算模型

3．3 恒荷载对曲线梁桥的影响

3．3．1 支反力分析

3．3．2 横向位移分析

3．4 预应力效应对曲线梁桥的影响

3．4．1 支反力分析

3．4．2 横向位移分析

3．5 温度梯度对曲线梁桥的影响

3．5．1 支反力分析

3．5．2 横向位移分析

3．6 系统温差对曲线梁桥的影响

3．6．1 支反力分析

3．6．2 横向位移分析

3．7 汽车荷载对曲线梁桥的影响

3．7．1 支反力分析

3．7．2 横向位移分析

3．8 支座沉降对曲线梁桥的影响

3．8．1 支反力分析

3．8．2 横向位移分析

3．9 各因素作用对比

3．9．1 各因素对支反力的影响

3．9．2 各因素对主梁径向位移的影响

3．9．3 各因素对主梁扭转角的影响

3．10 主梁位移对曲线梁桥的影响

3．10．1 主梁偏移对曲线梁桥受力的影响

3．10．2 主梁偏移对曲线梁桥变形的影响

3．11 荷载作用下主梁累积位移分析

3．11．1 系统降温作用下主梁累积位移分析

3．11．2 汽车荷载作用下主梁累积位移分析

3．12 本章小结

4 曲线梁桥横向位移设计对策研究

4．1 采用合理支承体系

4．1．1 支承体系对支反力的影响

4．1．2 支承体系对横向位移的影响

4．2 取用较大曲率半径

4．2．1 曲率半径对支反力的影响

4．2．2 曲率半径对横向位移的影响

4．3 设置预偏心

4．3．1 预偏心对支反力的影响

4．3．2 预偏心对横向位移的影响

4．3．3 曲率半径和预偏心关系式

4．4 扩大联端支座间距

4．5 其他设计对策

4．5．1 构造方面

4．5．2 增大下部结构柔度

4．5．3 控制车速和车辆限重

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要参加项目