武广客运专线大跨度下承式钢箱系杆拱桥试验研究

摘要

当高速铁路斜交跨越城市干道、高速公路时，下承式系杆拱桥因其跨越能力大、建筑高度小、施工快捷、美观经济等优点而成为一个很好的选择桥型。武广客运专线上一座跨度140m的下承式钢箱系杆拱桥，斜跨京珠高速，采用纵、横梁半结合桥面系。本文以该桥为背景介绍了系杆拱桥的起源、发展以及在铁路上的应用，并对该桥做了1:8全桥模型试验和有限元分析，主要完成了如下工作： 1、对140m下承式钢箱系杆拱桥应用相似理论设计制作了1:8的缩尺模型，设计制作了加载辅装置，确定了试验加载方案。 2、对纯钢模型(模拟混凝土板破坏情况)完成了四个工况下的试验。根据实测结果和有限元分析结果，研究了混凝土板破坏情况下结构的变形和受力特性。 3、对钢混模型(有混凝土桥面板)完成了模拟实桥五个工况下的试验。根据实测结果和有限元分析结果，研究了结构的变形和受力特性。其中超载试验考察了结构的承载能力。 4、根据纯钢模型和钢混模型试验结果，研究了混凝土桥面板对结构受力特性的影响。结果表明：混凝土桥面板提高了结构的整体刚度，改善了桥面系的受力。 5、根据模型试验和实桥理论计算结果，考察了实桥运营时的应力状态。 本文的研究成果为140m下承式钢箱系杆拱桥设计提供了依据，对其他类似结构也有参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1系杆拱桥

1.1.1系杆拱桥的起源及发展

1.1.2系杆拱桥的分类

1.1.3系杆拱桥在铁路上应用

1.2课题的来源

1.3研究内容

第二章模型的设计、制作及加载

2.1引言

2.2相似的概念及相似定理

2.2.1相似性概述

2.2.2物理条件的相似

2.2.3相似定理

2.3模型的设计

2.3.1模型相似准则

2.3.2模型的尺寸

2.3.3模型的材料

2.4模型制作

2.4.1纯钢模型的制作

2.4.2混凝土桥面板

2.5模型试验方案

2.5.1试验加载原则

2.5.2加载装置

2.5.3加载工况

2.6测试内容及测点布置

2.6.1测试内容

2.6.2测点布置

2.7本章小结

第三章模型的有限元模拟

3.1引言

3.2有限元模拟方法

3.3本章小结

第四章模型试验及结果分析

4.1引言

4.2纯钢模型试验

4.2.1全桥均布加载试验

4.2.2半桥均布加载试验

4.2.3全桥偏载试验

4.2.4半桥偏载试验

4.2.5纯钢模型试验小结

4.3钢混模型试验

4.3.1全桥均布加载试验

4.3.2半桥均布加载试验

4.3.3全桥偏载试验

4.3.4半桥偏载试验

4.3.5超载试验

4.3.6钢混模型试验小结

4.4混凝土桥面板对结构受力的影响

4.5模型试验与实桥理论计算的对比分析

4.5.1荷载组合

4.5.2模型与实桥的对比分析

4.6本章小结

第五章结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文和科研情况