大跨径连续体系梁桥墩顶块空间应力数值分析

摘要

大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构桥墩顶块作为悬臂施工的“起点”与“基础”，预应力孔道较多，受力非常复杂，关于墩顶块相关研究中，涉及到孔道受力跟踪模拟研究较少。本文基于大型空间结构有限元ANSYS程序软件，以白河特大桥为工程背景，对墩顶块的空间应力分布规律进行了系统研究。 通过试算给出了针对墩顶块这类复杂空间结构网格划分以及数值模型简化的方法；分析了预应力孔道对墩顶块空间应力分布的影响，并提出了一种近似模拟圆形孔道的方法；给出了在考虑圣维南原理后，墩顶块数值模型选取长度的建议。 分析白河特大桥全施工过程中墩顶块内的空间应力，与实测应力进行对比分析，验证了本文关于墩顶块数值模拟方法的可靠性。对关键施工阶段墩顶块顶板、腹板、底板以及横隔板内的纵桥向正应力、主拉应力、主压应力以及纵桥向正应力在顶板横向、腹板竖向、底板横向、横隔板外围的变化规律展开研究，得出了施工中墩顶块内应力的最不利区域以及应力分布。根据墩顶块内应力的分布规律，对实桥现场应力监控中应力测点的布置给出了优化建议。 通过运营阶段正常使用极限状态长、短期荷载组合下墩顶块内纵桥向正应力、主拉应力、主压应力的分析，给出了墩顶块的薄弱区域以及应力分布，结合施工阶段墩顶块的应力分析，给出了墩顶块构件尺寸与配筋设计以及施工中的采取相应构造措施的建议。 本文所得出的结论与成果可供大跨径预应力混凝土连续梁、连续刚构桥墩顶块计算分析、施工、设计以及应力监控工作参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究意义

1.2研究现状

1.3本文研究内容

1.4背景工程介绍

第二章 墩顶块数值模拟方法

2.1概述

2.2单元选择及网格划分

2.3模型简化与边界约束

2.4施加荷载的方法

2.5预应力孔道影响分析

2.6模型选取范围

2.7小结

第三章施工阶段墩顶块应力分析

3.1概述

3.2桥梁专用程序分析

3.3模型的建立及分析工况

3.4计算与实测对比分析

3.5顶板应力分析

3.6腹板应力分析

3.7零号块底板应力分析

3.8一号块底板应力分析

3.9横隔板应力分析

3.10应力测点布置的优化

3.11小结

第四章运营阶段墩顶块应力分析

4.1概述

4.2分析工况

4.3顶板应力分析

4.4腹板应力分析

4.5零号块底板应力分析

4.6一号块底板应力分析

4.7横隔板应力分析

4.8墩顶块优化设计建议

4.9小结

结论与展望

本文结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢