独柱墩曲线梁桥抗倾覆稳定性分析

摘要

近年来随着我国交通运输的发展和城市化进程的迅速进行，独柱墩连续曲线梁桥在高速公路的互通式立交和城市交叉口的立交匝道桥中得到广泛应用。由于独柱墩连续曲线梁桥自身构造特点，桥台内外侧支座的反力分布不均匀，易出现支座脱空现象，甚至发生倾覆破坏事故。桥梁工程作为民生工程，倾覆失稳直接关系到人民群众的生命和财产安全，因此有必要对独柱墩曲线梁桥的抗倾覆性能进行深入研究。
　　本文将要进行的研究内容是拟在曲线桥分析理论的基础上，基于梁格法分别建立相同跨度下不同曲率半径、相同曲率半径下不同跨度曲线梁桥的有限元模型，并调整梁端双支座间距和独柱墩单支座偏心距。分析并找出梁端内外侧支座反力的变化规律和支座合理偏心距的取值，研究并归纳出曲线梁桥抗倾覆稳定性的主要影响因素，并采用单梁法和实体单元法对曲线梁桥抗倾覆稳定系数作进一步补充计算，同时对交通流中典型车辆过桥时单车最大荷载进行探究。主要拟研究内容如下:
　　1.分析并找出恒载作用下梁端内外侧支座反力的变化规律，即跨数较多、曲率半径较大、双支座间距和单支座偏心距较大的曲线梁桥，梁端内外侧支座反力差较小，受力较均匀。
　　2.研究合理支座偏心距的取值，即跨数多、半径大的曲线梁桥，对支座偏心比较敏感，需要相对小的支座偏心距;而跨数少、半径小的曲线梁桥，对支座偏心不敏感，需要相对大的支座偏心距。
　　3.分析并找出在公路Ⅰ级车道荷载作用下梁端曲线内外侧支座负反力变化规律，即内外侧支座负反力随曲率半径、跨数、双支座间距和单支座偏心距增加不断减小。
　　4.研究不同参数对曲线梁桥抗倾覆稳定系数的影响，即跨数多、曲率半径大的曲线梁桥抗倾覆能力大于跨数少、曲率半径小的曲线梁桥;增大梁端双支座间距可以增强曲线梁桥抗倾覆能力，而增大独柱墩单支座偏心距对曲线梁桥抗倾覆能力影响很小。
　　5.采用单梁法、实体单元法建立不同桥型的有限元分析模型，并与梁格法计算结果作对比分析，为今后的桥梁抗倾覆稳定性验算计算方法提供有益的参考。
　　6.选择交通流典型车辆进行最不利布载，分别研究在承载能力极限状态和正常使用极限状态下典型车辆过桥单车最大荷载。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 独柱墩曲线梁桥的应用和发展

1．2 独柱墩曲线梁桥的力学特性

1．3 独柱墩曲线梁桥的倾覆案例

1．4 独柱墩曲线梁桥的计算方法与抗倾覆研究现状

1．5 本文的研究内容

第二章 曲线箱梁桥梁格划分及刚度取值

2．1 梁格分析法的基本思想

2．2 梁格构件的划分

2．2．1 纵梁的划分形式

2．2．2 虚拟横梁的设置间距

2．3 梁格刚度的取值分析

2．3．1 纵向梁格构件的刚度取值’

2．3．2 横向梁格构件的刚度取值

2．4 本章小结

第三章 独柱墩曲线箱梁桥支座反力研究

3．1 曲线梁桥支座反力主要影响因素

3．2 梁格法建立弯桥分析模型

3．2．1 分析桥型选取

3．2．2 计算参数的确定

3．2．3 连续曲线梁桥有限元模型建立

3．3 恒载作用下内外侧支座反力计算结果对比

3．3．1 不同曲率半径支点反力计算结果对比

3．3．2 不同跨度支点反力计算结果对比

3．3．3 不同梁端双支座间距支点反力计算结果对比

3．3．4 不同跨中桥墩单支座偏心距支点反力计算结果对比

3．4 独柱墩支座合理偏心距取值探讨

3．5 设计车辆荷载作用下内外侧支座负反力计算结果对比

3．6 本章小结

第四章 独柱墩曲线箱梁桥抗倾覆稳定系数研究

4．1 规范对于桥梁抗倾覆的规定及其计算

4．2 各桥型倾覆加载范围确定

4．3 桥梁动力特性计算

4．3．1 结构自振特性

4．3．2 冲击系数计算

4．4 桥梁抗倾覆稳定系数计算

4．4．1 不同曲率半径桥梁抗倾覆稳定性验算

4．4．2 不同跨数桥梁抗倾覆稳定性验算

4．4．3 不同梁端双支座间距抗倾覆稳定性验算

4．4．4 不同跨中桥墩单支座偏心距抗倾覆稳定性验算

4．5 不同计算方法抗倾覆稳定系数结果对比补充

4．5．1 单梁、实体模型

4．5．2 冲击系数计算结果对比

4．5．3 恒载作用下支座反力计算结果对比

4．5．4 抗倾覆系数计算结果对比

4．6 本章小结

第五章 典型车辆过桥单车容许轴载研究

5．1 典型车辆荷载确定

5．2 典型车辆荷载加载

5．3 单车过桥最大荷载研究

5．3．1 正常使用极限状态

5．3．2 承载能力极限状态

5．4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录