连续梁桥矩形空心薄壁斜交高墩受力性能与日照温度效应研究

摘要

随着我国经济的持续增长，对交通线路的需求也日益增大。为了提高线路的通行能力，对路线线形要求越来越高，要保证线形的顺畅，桥梁走向就必须服从路线的整体走向，因此斜交高墩的出现是不可避免的。本文以工程实例为基础，分析了斜交高墩受力特征，并研究了几何非线性效应对桥墩受力性能的影响，最后对桥墩的日照温度效应进行了研究。具体研究内容如下:
　　 (1)以张花高速在建的酉水大桥为实例，运用MIDAS软件建立箱梁空间梁格模型，得出桥墩的最不利荷载组合，在得出桥墩最不利荷载组合值的基础上，运用ANSYS软件，建立酉水大桥5号桥墩的实体模型，对桥墩在最不利上部荷载作用下的受力特征进行分析;并对盖梁的受力特征进行了探讨。
　　 (2)以酉水大桥斜交高墩为例，基于非线性有限元分析理论及方法，运用ANSYS有限元分析软件，建立了斜交高墩三维实体模型。分析了桥墩的几何非线性效应，研究了几何非线性效应作用下桥墩结构的受力性能;对比分析了桥墩在不考虑几何非线性效应与考虑几何非线性效应及考虑双重非线性三种情况下，桥墩极限承载能力的区别;对比分析了桥墩在不同斜交角度影响下，其极限承载能力的变化规律。
　　 (3)查阅大量参考文献，介绍了混凝土结构日照温度效应的影响因素及有限元分析方法。运用ANSYS有限元分析软件，建立了酉水大桥斜交高墩热效应分析模型。以现场实验数据为依据，分析了桥墩在日照温度场作用下结构的温度场及温度应力分布特征;在得出桥墩温度应力分析方法的基础上，对桥墩施加结构荷载及边界条件，计算桥墩综合因素作用下结构的受力特征，并研究温度效应对桥墩内力的影响程度。计算温度效应对桥墩支座反力的影响，并给出因支座反力变化对上部结构产生的扭矩值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高桥墩及盖梁研究现状

1．2．2 结构非线性效应研究现状

1．2．3 结构日照温度效应研究现状

1．3 本文研究思路及主要研究内容

第二章 斜交高墩受力性能研究

2．1 酉水大桥箱梁整体受力分析

2．1．1 酉水大桥箱梁计算参数设定

2．1．2 酉水大桥箱梁支座反力

2．2 斜交高墩受力性能分析

2．2．1 酉水大桥斜交高墩有限元分析

2．2．2 桥墩线性静力计算与结果分析

2．3 斜交高墩盖梁受力特征分析

2．3．1 基于现有规范的盖梁计算理论

2．3．2 斜交矩形空心薄壁高墩盖梁有限元分析

2．3．3 盖梁线性静力分析结果与分析

2．4 本章小结

第三章 几何非线性效应对斜交高墩受力性能的影响

3．1 几何非线性理论及有限元分析方法

3．1．1 几何非线性概述

3．1．2 非线性问题的求解特点

3．1．3 几何非线性问题的有限单元法

3．2 酉水大桥斜交高墩几何非线性分析

3．2．1 工程概况

3．2．2 模型建立及结果分析

3．3 酉水大桥斜交高墩稳定性分析

3．3．1 基于ANSYS的非线性屈曲分析方法

3．3．2 斜交高墩线性屈曲分析

3．3．3 斜交高墩非线性屈曲分析

3．3．4 不同斜交角度对非线性桥墩承载力的影响

3．4 本章小结

第四章 日照温度效应对斜交高墩内力的影响

4．1 日照温度效应对墩身内力的影响

4．1．1 日照温度效应影响因素

4．1．2 混凝土结构温度效应特点

4．1．3 热传导原理

4．1．4 温度应力的有限元计算方法

4．2 酉水大桥斜交高墩日照温度场及温度应力有限元分析

4．2．1 基于ANSYS的温度效应分析

4．2．2 酉水大桥5号桥墩温度场计算结果与分析

4．2．3 酉水大桥5号桥墩温度应力计算结果及分析

4．3 最大壁厚温差时成桥状态下桥墩受力性能分析

4．3．1 墩顶施加约束时桥墩温度受力性能分析

4．3．2 计算结果及分析

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参加的科研项目