高墩大跨连续刚构桥极限承载力及抗风性能研究

摘要

随着连续刚构桥向高墩、大跨方向发展,此类桥梁面临的稳定性和抗风问题日益突出,因此有必要对这两个问题进行研究。本文以汝郴高速公路上的文明大桥和山店江大桥为工程背景,对其极限承载力和抗风性能进行研究,主要内容包括以下几个方面:
　　 (1)利用有限元软件Midas-civil对文明大桥和山店江大桥在最高墩阶段、最大悬臂阶段和成桥阶段的第一类线弹性稳定性进行分析。
　　 (2)利用有限元软件Midas-civil对文明大桥和山店江大桥在最大悬臂阶段的几何非线性稳定进行分析,并考虑初始缺陷的影响,讨论几何非线性因素对结构稳定性的影响。
　　 (3)利用有限元软件Midas-FEA对文明大桥和山店江大桥在最大悬臂阶段的双重非线性进行分析,分析结果表明,为得到结构的真实极限承载力需考虑材料非线性的影响。
　　 (4)利用Fluent软件对山店江大桥单幅主梁断面的三分力系数进行计算,讨论不同因素对截面三分力系数的影响。
　　 (5)在截面三分力系数的计算结果基础上,对山店江大桥主梁驰振稳定性、颤振稳定性、涡激共振和风荷载内力进行初步分析。
　　 (6)最后,对山店江大桥跨中截面在不同桥梁间距和攻角下的双幅桥梁三分力系数的气动干扰效应进行研究。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 连续刚构桥的运用与发展

1.2 高墩的运用与发展

1.3 问题的提出

1.3.1 稳定性问题

1.3.2 抗风问题

1.4 研究的历史概况

1.4.1 稳定问题的研究历史概况

1.4.2 抗风研究概况

1.5 本文研究的主要内容

第二章 桥梁稳定性的基本理论

2.1 桥梁结构的两类稳定问题

2.1.1 第一类稳定问题

2.1.2 第二类稳定问题

2.2 桥梁结构稳定问题的有限元求解方法

2.2.1 第一类稳定问题的有限元求解方法

2.2.2 第二类稳定问题的有限元求解方法

2.3 稳定问题加载模式

2.4 本章小结

第三章 连续刚构桥的稳定性计算与分析

3.1 工程概况

3.2 薄壁墩的局部稳定

3.3 第一类线弹性稳定计算

3.3.1 有限元模型的建立

3.3.2 荷载计算

3.3.3 动力特性分析

3.3.4 最高墩阶段的第一类线弹性稳定计算

3.3.5 最大悬臂阶段的第一类线弹性稳定计算

3.3.6 成桥阶段的第一类线弹性稳定计算

3.4 几何非线性稳定分析

3.4.1 零缺陷作用下几何非线性稳定计算

3.4.2 初始缺陷作用下几何非线性稳定计算

3.5 双重非线性稳定分析

3.6 稳定性的影响参数分析

3.6.1 混凝土强度等级对稳定性的影响

3.6.2 桥墩纵向尺寸对稳定性的影响

3.6.3 双肢薄壁桥墩间距对稳定性的影响

3.6.4 系梁设置对稳定性的影响

3.6.5 基础刚度对稳定性的影响

3.7 本章小结

第四章 山店江大桥抗风性能分析

4.1 引言

4.2 静力三分力系数的计算

4.2.1 计算工况

4.2.2 计算域的设置

4.2.3 网格的划分

4.2.4 边界条件及求解参数设置

4.2.5 左侧迎风计算结果

4.2.6 右侧迎风计算结果

4.3 风致响应分析

4.3.1 驰振分析

4.3.2 颤振分析

4.3.3 涡激振动分析

4.3.4 静阵风内力计算

4.4 双幅桥梁气动干扰效应研究

4.4.1 计算工况及网格划分

4.4.2 计算结果

4.4.3 双幅桥主梁三分力系数气动干扰效应研究

4.4.4 气动干扰效应微观解释

4.5 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

攻读硕士学位期间主要的研究成果