横向大悬臂连续箱梁模型桥极限承载力研究

摘要

预应力混凝土横向大悬臂连续箱梁桥由于其可以减少墩台数目或减小墩台尺寸、节省工程量，增加桥下净空，所以在城市桥梁中得到广泛应用。目前，国内对该类桥梁结构的极限承载能力研究还没有比较成熟的方法。 本文依托西安市大兴路立交桥主线三跨预应力混凝土横向大悬臂连续箱梁实体工程，设计制作了1/10缩尺模型，对模型桥的极限承载力进行了系统的研究。基于材料与几何双重非线性理论，利用有限元程序ANSYS对模型桥进行了空间有限元计算分析，研究了模型桥在不同荷载工况下模型桥的破坏形态及其极限承载力：选取极限承载力控制工况，采用分级加载进行室内模型极限承载力试验，试验结果表明，在极限荷载443KN作用下，模型桥中跨跨中区域底板、腹板及顶板、两个大悬臂支点截面及其附近区域均出现裂缝，其中跨中腹板及底板处裂缝最宽，最大裂缝宽度约3mm；中跨跨中两侧区域发生较大变形，最大挠度30.88mm，以跨中加载点区域环形裂缝宽度增大、冲剪破坏为特征。试验数据及现象同理论分析基本一致，表明本文对横向大悬臂连续梁桥极限承载力分析方法正确可靠。 本文可为同类横向大悬臂异形预应力混凝土箱梁桥极限承载力分析提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2大悬臂连续梁结构的发展概况及研究现状

1.2.1发展概况

1.2.2研究现状

1.3研究的目的及内容

第二章 极限承载力分析理论及有限元分析方法

2.1概述

2.2桥梁结构承载力的类型

2.3极限承载力的分析方法

2.4结构非线性分析理论

2.4.1几何非线性理论

2.4.2材料非线性理论

2.5非线性有限元分析方法

2.5.1几何非线性分析的有限元方法

2.5.2材料非线性分析的有限元方法

2.5.3非线性问题的一般解法

2.6通用有限元软件简介

2.7ANSYS软件中的非线性处理技术

2.7.1方程求解

2.7.2子步

2.7.3关于收敛容限和收敛准则

2.8ANSYS软件非线性分析步骤

2.9论文模型的建立

2.9.1单元选择

2.9.2钢筋的简化模拟

2.9.3材料非线性的模拟

第三章 模型桥室内试验

3.1工程背景

3.2模型制作

3.3材料力学性能

3.4模型试验

3.4.1试验方案

3.4.2试验结果

3.4.3加载后的破坏形态

3.5小结

第四章 模型桥极限承载力分析

4.1引言

4.2结构极限承载能力状态的判定

4.3分析模型的建立

4.4模型桥极限承载力分析

4.4.1工况一模型桥极限破坏分析

4.4.2工况二模型桥极限破坏分析

4.4.3工况三模型桥极限破坏分析

4.4.4工况四模型桥极限破坏分析

4.5理论计算与试验测试结果分析

4.5.1工况一模型桥极限破坏分析理论计算结果

4.5.2试验值与理论计算值对比分析

4.5.3试验值分析

4.6小结

第五章 结论与建议

5.1结论

5.2 建议

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢