不同弯--坡组合连续刚构桥受力及变形对比分析

摘要

随着公路、铁路交通的迅速发展，尤其是在山区，为行车平顺舒适，并能较好适应地形、地貌的限制，使桥梁与自然更为融合，增加视觉美感，而且高等级公路对线形的要求高，不可避免地出现大量弯-坡桥;同时，在高速公路或城市立交的出口或转向，经常也会出现跨线弯-坡桥或匝道弯-坡桥。因此，弯-坡组合桥的出现是公路、铁路桥梁建设的必然结果。 由于弯-坡组合连续刚构桥数量的不断增多，越来越多的问题也暴露出来，如主梁裂缝数量多于其他相同跨径平直连续刚构桥，坡桥在动荷载作用下可能发生过大剪切变形、支座失效，主梁发生位移、伸缩缝破损等。影响弯-坡连续刚构桥受力及变形的因素甚为复杂，在桥梁必须设计为弯-坡组合的情况下，什么样的弯-坡组合对桥梁结构受力相对较佳？在实际工作中，设计人员一般较为盲目。同时，国内外学者对不同弯-坡组合连续刚构桥受力及变形特性进行系统性研究较少。因此，对不同弯-坡组合连续刚构桥受力及变形特性进行系统性研究，对比分析其规律，为弯-坡连续刚构桥的合理设计、施工及安全运营具有十分重要的意义。 本文依托广西资源至兴安高速公路杨家湾大桥工程，改变“弯”与“坡”组合参数，运用MIDAS/Civil有限元软件建立30个不同弯-坡组合连续刚构桥模型。通过计算结果的相互对比分析，并与平直连续刚构桥计算结果的比较，得到了不同弯-坡组合情况下连续刚构桥受力特点、变形特点以及“弯”、“坡”的影响规律和影响程度。 1)基于传统表示弯桥弯曲特征参数的缺陷，提出了相对弯曲半径R2/L的概念，比圆心角更能全面反映弯桥的弯曲特征，采用相对弯曲半径参数对研究成果进行分析整理，有利于研究成果的推广与应用。 2)相对弯曲半径对连续刚构桥不同内力及变形参数的影响差异较大。对主梁扭矩、横向位移、扭转角位移、支座反力的分布影响较大，对其他内力及变形参数影响相对较小或基本没有影响。当相对弯曲半径小于6000m后，主梁最大扭矩、梁横向位移和扭转角位移均急剧增大，成桥阶段预应力荷载作用下对支座反力分布的影响达到18.0％以上。因此，在弯桥设计时，应选择合理的半径R与跨径L组合，尽量避免相对弯曲半径R2/L小于6000m。 3)桥梁纵坡坡度对连续刚构桥受力及变形的影响总体而言较小，大部分情况下其影响不超过5.0％～10％。 4)不同弯-坡组合对连续刚构桥受力及变形的影响为“弯”与“坡”影响的叠加，虽然其影响程度与“平弯”情况有所差异，但主要表现为“弯”的影响。在“弯-坡”总的影响程度中，对内力而言，“弯”的影响占比一般为87％以上;对变形而言，“弯”的影响占比一般为88％以上。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1 概述

1．1．1 研究背景及意义

1．1．2弯桥的基本特点

1．1．3坡桥的基本特点

1．1．4连续刚构桥的基本特点

1．2．1 弯桥研究现状

1．2．2坡桥的研究现状

1．2．3连续刚构桥的研究现状

1．2．4弯-坡组合桥研究现状

1．3本文研究方案

1．3．1 研究内容

1．3．2技术路线

第二章弯-坡组合连续刚构桥力学特点及分析方法

2．2弯-坡组合连续刚构桥的分析方法

2．2．1 解析法

2．2．2半解析法

2．2．3数值计算法

2．3 本章小结

第三章弯-坡组合连续刚构桥有限元模型建立

3．2．1 工程简介

3．2．2 基本参数

3．3有限元单梁法与梁格法计算弯桥结果差异性对比分析

3．3．1 计算模型的建立

3．3．2 单梁法与梁格法计算结果对比分析

3．4弯-坡组合连续刚构桥梁格法模型的建立

3．5 本章小结

第四章不同弯-坡组合情况下连续刚构桥受力分析

4．1 相对弯曲半径的概念及意义

4．1．1 传统表达桥梁弯曲特征参数的缺陷

4．1．2相对弯曲半径的概念的提出

4．2．1 成桥阶段

4．2．2施工最大悬臂阶段

4．3纵坡坡度对受力影响分析

4．3．1 对主梁扭矩的影响分析

4．3．2 对主梁其他内力的影响分析

4．4弯-坡对受力影响的综合分析

4．4．1 成桥阶段

4．4．2施工最大悬臂阶段

4．5本章小结

第五章不同弯-坡组合情况下连续刚构桥变形分析

5．1．1 成桥阶段

5．1．2施工最大悬臂阶段

5．2纵坡坡度对变形影响分析

5．2．1 纵坡坡度对竖向位移的影响

5．2．2纵坡坡度对横向位移的影响

5．2．3纵坡坡度对扭转角位移的影响

5．3弯-坡对变形影响的综合分析

5．3．1 成桥阶段

5．3．2施工最大悬臂阶段

5．4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录