独柱支承连续曲线梁桥的扭转稳定与抗震性能研究

摘要

在曲线梁桥下部结构设计时,由于相交道路的制约,同时为增加视野和桥形美观,其下部墩柱往往采用独柱支承方式.独柱支承连续曲线梁桥的扭转失稳事故屡见不鲜,如何对其进行扭转稳定加固及在新设计中如何避免其扭转失稳是亟待解决的问题.目前国内外对曲线桥的静力分析较广泛深入,而对于曲线桥的动力特性,特别是其地震反应特性研究比较少.该文首先简介了利用曲线梁平衡微分方程推导的符拉索夫方程,进而介绍了曲线梁按纯扭转理论进行的结构力学解法.运用有限元程序分析了曲线梁桥在竖向荷载下的弯矩、扭矩及剪力随曲率半径R的变化规律.分析了横隔板对箱梁的内力影响.然后对某枢纽G匝道桥进行扭转失稳分析,比较三种加固方案,同时对其它匝道桥也进行扭转稳定验算,比较三种扭转稳定加固效果.提出此类梁桥扭转失稳加固的合理方案及新设计中不仅要控制扭矩值,还要进行恒、活载下扭转变形的控制.最后用有限元程序分析了曲线梁桥和直梁桥的模态差异.按刚构桥和采用橡胶支座的曲线梁桥来建模,对其在地震作用下进行动态时程分析.分析了采用橡胶支座后,曲线梁桥刚度减小,有效地减小了桥墩的地震力.讨论了墩高和曲率半径对这两种模型内力的影响.提出了独柱支承连续曲线梁桥的抗震设计时边墩顺桥向不宜固结,为抗震设计提供了有益建议.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1曲线梁桥在工程中的应用

1.2国内外曲线桥的研究现状

1.3问题的提出

1.4本文做的一些工作

第二章曲线梁桥在竖向荷载下的力学性能

2.1曲线梁桥的形式

2.2曲线梁桥的受力特性

2.2.1曲线梁的平衡微分方程

2.2.2曲线梁的几何方程

2.2.3曲线梁的物理方程

2.2.4曲线梁的基本微分方程(符拉索夫方程)

2.3曲线梁桥的结构力学解法

2.3.1基本假定[3][4]

2.3.2常用荷载和支承下的截面内力

2.4有限元计算分析

2.4.1模型的选择和参数的确定

2.4.2考虑曲率对受力的影响

2.4.3横隔板的设置对受力性能的影响

2.5本章小结

第三章独柱支承连续曲线梁桥的扭转稳定及支座预偏心设置

3.1独柱支承连续曲线梁桥扭转稳定问题的工程实例及加固方案比较

3.1.1工程概况

3.1.2模型分析

3.1.3 G匝道桥发生横向水平位移和扭转变形的原因分析

3.1.4 G匝道桥加固方案

3.1.5按加固后的方案计算，比较其结果

3.2其它匝道桥的分析处理

3.2.1 A、B匝道的扭转稳定分析与各加固方案比较

3.2.2 H匝道的扭转稳定分析与各加固方案比较

3.2.3按不同跨数来比较抗扭稳定性

3.3支座设置预偏心来提高抗扭稳定

3.3.1支座设置预偏心的原理

3.3.2偏心距的选择

3.3.3设置预偏心对其内力的影响

3.4本章小结

第四章独柱支承连续曲线梁桥在地震作用下的响应

4.1曲线梁桥的动力模态分析

4.1.1频率和振型

4.1.2运用有限元程序分析对比曲线梁桥和直梁桥的模态

4.1.3橡胶支座对曲线梁桥动力模态的影响

4.2独柱支承连续曲线梁桥在地震荷载下的动力响应

4.2.1动态时程反应分析法简介

4.2.2曲线梁桥在地震作用下的响应

4.3本章小结

第五章结论

参考文献

致谢