剪力柔性梁格法在异形箱梁桥分析中的应用

摘要

立交桥应用越来越广泛，从立交的主线通往分支线的连结处，通常需要设置变宽度、变曲率的异形箱梁结构，但对异形桥梁以及曲线桥梁的理论分析、设计方法存在一定的滞后性，难以适应工程建设的需要。 本文以实桥工程设计方案为依托，对异形箱梁桥分析进行以下研究： 1.系统介绍剪力柔性梁格理论等效模拟箱梁的原理，并就梁格法分析异形箱梁桥过程中的关键问题，如箱梁网格划分、截面特性的计算、建模点位置的选取等进行了系统分析，总结出剪力柔性梁格理论分析异形箱梁的建模要点。 2.为了验证梁格法分析异形箱梁结构计算结果的可靠性与准确性，分别建立某异形箱梁桥的梁格分析模型与板单元模型，对代表性的荷载工况下梁肋挠度与应力、横梁挠度应力及支座反力进行对比分析。分析结果表明，梁格法计算结果与板单元吻合较好，计算精度可以满足工程设计的要求。 3.在异形箱梁桥的分析设计中，为了较方便的计算，常采用单梁法进行分析，比较了不同跨径的异形梁桥用梁格法和单梁法建模在汽车荷载作用下的挠度值和应力值，求解出不同结构的荷载横向偏载系数，分析计算结果可见按常规的1.15的横向偏载系数设计，对梁肋边肋偏于不安全，而对中梁肋则又过于保守，实际横向偏载系数可能达到1.9。 4.不少异形立交桥的存在支座病害，可见异形桥的支座布置方式对结构受力影响很大。就异形桥的三种不同的支座布置方案下的梁肋内力、横梁内力、支座竖向横桥向和顺桥向的支反力进行比较，就异形桥的支座布置方式给出一些建议。 5.研究异形箱梁桥横梁道数的变化和横梁刚度的变化对结构受力的影响，归纳异形桥横梁的一般布置方法，仅在支承点处设置恰当尺寸的横隔梁，增大横梁的刚度对纵梁的内力没有太大的影响，以期对异形箱梁桥的设计提供一定的参考。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1异形箱梁桥建设概况

1.2异形箱梁桥分析研究现状

1.3异形箱梁桥的主要分析方法

1.4异形箱梁桥分析存在的问题

1.3.1工程实际问题

1.3.2建模计算问题

1.5研究内容

第二章异形箱梁桥总体布置及特点

2.1总体布置

2.2异形箱梁桥的受力特点

2.3异形箱梁桥的适用场合

2.4小结

第三章梁格法建模要点及关键参数

3.1梁格法的原理

3.2梁格的划分原则

3.2.1纵向梁格的划分

3.2.2横向梁格的划分

3.3截面特性计算

3.3.1弯曲刚度

3.3.2扭转刚度

3.3.3剪切刚度

3.4梁格建模的几个关键

3.4.1纵向梁格划分模式

3.4.2建模点位置

3.4.3虚拟横梁等效剪切刚度计算方法比较

3.4.4等效剪切刚度对计算结果的影响

3.4.5预应力效应

3.4.6梁格法计算结果处理

3.4.7梁格法建模要点

3.5小结

第四章梁格模型与板单元模型分析结果比较

4.1约定

4.2工程概况

4.3有限元模型

4.3.1梁格有限元模型

4.3.2板壳单元模型

4.4计算结果对比分析

4.4.1荷载工况

4.4.2汽车荷载分布情况

4.4.3支座约束条件

4.4.4结构分析

4.5小结

第五章异形箱梁桥的分项分析

5.1异形桥偏载系数

5.1.1用挠度表示的偏载系数

5.1.2用应力表示的偏载系数

5.2异形桥支座布置

5.2.1支座布置研究

5.2.2荷载工况

5.2.3支座布置方案

5.2.4结构受力分析

5.2.5构造建议

5.3异形桥的横隔板

5.3.1横隔板道数对受力性能的影响

5.3.2横梁刚度变化对受力性能的影响

5.4小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2研究展望

参考文献

致谢