大跨铁路连续梁拱组合桥梁空间受力性能分析

摘要

连续梁拱作为一种新兴的铁路桥型，将大跨连续梁和拱两种结构体系有机结合在一起，具有良好的结构变形、列车走行性、抗风抗震性、抗疲劳性能和技术经济性。在60～200m跨径范围内，梁拱组合桥梁造价低、施工方法成熟，为铁路大跨桥梁结构提供了一种新的发展思路。本文以正在建设中的温福铁路昆阳特大桥为背景，应用空间有限元理论对梁拱组合结构进行了详细分析，主要完成了以下研究工作： 1.阐述了梁拱组合体式桥梁的产生与发展现状，重点介绍了梁拱组合桥梁的受力特点以及施工方法。 2.运用专业空间有限元分析软件Midas Civil建立昆阳桥的单梁计算模型与空间梁格计算模型，分析了单箱双室箱梁边腹板与中腹板在施工阶段及使用阶段应力、变形的差异，同时对比了单梁模型与梁格模型分析结果的差异，分析结果表明边、中梁的正应力差别不明显，但是中腹板的剪应力明显要大于边腹板。 3.对于箱梁的横向内力的求解目前还缺乏行之有效的简化计算方法。铁路桥梁设计师一般取单位宽度的横向框架加上刚性约束进行计算。本文建立全桥实体单元模型进行横向内力的求解，同时提出弹性支撑及考虑边中腹板的位移差等框架计算方法，通过对比分析得出重要结论。结果表明，横向框架加上刚性约束的计算方法对于昆阳桥这类桥梁仍然适用，但对无吊杆区域，应该对计算结果进行折减，对于有吊杆区域应该注意选取合适的横梁计算宽度。 4.梁拱组合桥梁的拱脚节点受力与构造均很复杂，使得从理论上求解拱脚节点的应力分布显得非常困难。本文采用大型有限元分析软件Ansys中的solid92单元对梁拱结合处进行离散，准确求出节点应力分布，对梁拱组合桥梁拱结合处的配筋及构造措施进行指导。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 概述

1.1梁拱组合式桥梁的产生

1.2连续梁拱组合式桥梁在铁路大跨桥梁上的应用

1.3梁拱组合式桥梁的受力特点

1.4梁拱组合结构施工方法

1.5梁拱组合结构的发展现状

1.6本文主要研究内容

第2章昆阳桥边中腹板受力与变形差异分析

2.1工程背景

2.1.1技术标准

2.1.2设计规范

2.1.3设计荷载

2.1.4结构构造

2.1.5主要建筑材料

2.1.6施工顺序

2.2模型建立

2.3计算结果

2.3.1空间梁格模型边中腹板受力与变形差异分析

2.3.2梁格模型与单梁模型计算结果对比

2.4 结论

第3章 昆阳桥主梁横桥向内力分析

3.1引言

3.1.1理论解析解

3.1.2数值解方法

3.1.3规范规定方法和框架分析法

3.2 Ansys全桥模型简介与计算结果

3.2.1结构离散与求解计算

3.2.2计算结果

3.3横向框架简化计算

3.2.3计算图示与荷载加载

3.2.4框架计算模型

3.2.5计算结果对比

3.3 结论

第4章 昆阳桥梁拱结合部局部应力分析

4.1 Ansys建模简介

4.1.1 Ansys作业流程

4.1.2单元简介

4.1.3 Ansys中对预应力的处理

4.2梁拱结合部局部应力分析

4.2.1计算模型与荷载工况

4.2.2 Ansys模型建立

4.2.3计算结果

4.3结论

第5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