曲线钢箱梁桥空间受力行为研究

摘要

曲线梁桥以其优美的外形、良好的地形适应能力、优良的行车条件等优点而成为一种越来越重要的桥型。然而，由于曲线梁桥结构及受力较直线梁桥更为复杂，并且我国现在还没有明确给出曲线梁桥设计相关的规范，加之近年来我国的曲线梁桥工程事故常有发生。因此，有必要对曲线梁桥的空间受力特性作进一步的研究。伴随着钢桥建设的兴起及钢材材质的特殊性，对小半径钢曲线梁桥的研究尤为必要。本文结合一24m双肋钢箱曲线梁桥工程实例，借助梁单元及板壳单元有限元模型，探究了不同的温度模式及支座布置形式对曲线梁桥空间受力特性的影响，以期得到对钢箱曲线梁桥更为深刻的力学行为认识，从而对钢曲线梁桥的设计及规范的编制起到积极作用。本文主要的研究工作包括： （1）通过系统查阅国内外文献，介绍曲线梁桥的发展、分类以及曲线梁桥相较直梁桥特殊的力学特性和相关的计算理论； （2）通过建立不同曲率半径的梁单元模型，探讨整体升降温和竖向温度梯度升降温下曲线梁桥的内力变化规律和变形规律，以期对实际曲线梁设计提供相应的参考；建立了Midas/FEA板壳有限元模型，探讨了由曲线内侧向曲线外侧和由曲线外侧向内侧两种不同方向的同一种横向温度梯度对于曲线梁桥应力及偏位的影响。 （3）通过有限元分析，对比研究了支座布置情况分别为全抗扭支承、中间点铰支承及中间点铰支承偏心下半径为24m的小半径双肋钢箱曲线梁桥的内力变化和变形规律，得出了全抗扭支承体系具有最佳的抗扭能力和抗爬移能力的结论。同时针对中间点铰偏心体系，进一步改变偏心值大小至0.1m，0.3m，0.5m，0.7m，研究不同的偏心值对曲线梁内力及支座反力的影响，得出支座偏心可以调节曲线梁桥扭矩分布，降低抗扭支座内侧脱空风险的结论。 （4）针对第四章中出现的支座负反力问题，介绍了通过梁端配重、设置抗拉支座、增大抗扭支座间距、墩梁固结等防治支座负反力的措施，并给出了更有效利用这些方法的建议。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1曲线梁桥的发展

1.2 曲线梁桥的分类

1.3研究意义

1.4.1温度对曲线梁桥的效应

1.4.2支座布置形式对曲线梁桥的影响

1.5本文研究内容

第2章 曲线梁桥的受力特点和分析方法

2.1 概述

2.2.1弯扭耦合作用

2.2.2 曲线梁内外侧受力不均匀

2.2.3 梁体横向爬移

2.2.4竖向挠曲变形

2.2.5支座布置形式

2.3 曲线梁桥的计算理论

2.3.1解析法

2.3.2半解析法

2.3.3 数值法

2.4 本章小结

第3章 温度作用对曲线梁桥受力和偏位的影响

3.1 工程概况

3.2.1 整体升温

3.2.2 整体降温

3.2.3 小结

3.3 竖向温度梯度效应

3.3.1现行梯度温度规范总结

3.3.2 竖向温度梯度正温差

3.3.3 竖向温度梯度负温差

3.3.4 小结

3.4 横向温度梯度效应

3.4.1 横向温度梯度确定

3.4.2 I型温度梯度效应

3.4.2 II型温度梯度效应

3.4.2 I型II型温度梯度效应对比

3.5 本章小结

第4章 支座布置对曲线梁桥空间受力影响

4.1 引言

4.2 支座布置方式

4.2.1 全抗扭支承

4.2.2 两端抗扭中间点铰支承

4.2.3 混合型支承布置体系

4.3 全抗扭支承下的曲线梁桥受力特性

4.4 中间点铰支承体系的曲线梁桥受力特性

4.5 中间点铰支承预偏心的曲线梁桥受力特性

4.5.1 中间点铰支承预偏0.3m

4.5.2 不同的支座偏心距对曲线梁桥受力的影响

4.6 不同支承方式比较

4.6.1 竖向弯矩

4.6.2 竖向剪力

4.6.3 抗扭性能

4.6.4 支座反力

4.6.5 径向位移

4.7 本章小结

第5章 防止曲线梁桥支承脱空设计对策

5.1 概述

5.2 防止支座脱空的措施

5.2.1 梁端配重法

5.2.2 采用抗拉支座

5.2.3 增大抗扭支座间距

5.2.4 墩梁固结

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

攻读硕士期间的主要研究成果