南广高速铁路大跨度钢箱拱桥拱脚局部应力分析和模型试验研究

摘要

大跨度钢箱拱桥拱脚承受巨大的轴力和弯矩作用,构造和受力十分复杂,且存在着钢混结构之间的内力传递问题。本文以南广高速铁路西江大桥(450m中承式钢箱提篮拱桥)为工程背景,对拱脚与台座连接区域进行精细化有限元仿真分析和1:8缩尺节段模型试验研究。完成的主要工作有:　　 1.建立了西江大桥整体空间分析模型,进行了成桥阶段结构静力计算,确定了拱脚节点的最不利荷载组合效应,为局部分析提供了基础。　　 2.建立了拱脚与台座连接区域线性和非线性的精细化有限元分析模型,研究了三个拱脚过渡段比较方案的局部应力分布规律,并与原设计方案进行了对比研究,提出了合理的构造方案。　　 3.根据相似定理,设计和制作了1:8的拱脚与台座连接区域试验模型。采用自主设计的自平衡加载系统和试验测试系统,模拟了轴压、下偏压、上偏压三个荷载工况,测试模型的应力和位移。　　 4.通过模型试验测试结果和精细化有限元计算结果的对比分析和相互验证,总结拱脚与台座连接区域的应力分布规律和受力特性,为实桥设计提供了依据。　　 本文通过理论分析和试验研究,探讨了拱脚与台座连接区域的局部受力特征和应力分布规律,为西江大桥拱脚构造设计的完善提供了依据和建议。其结论也为同类桥梁的设计和建造提供借鉴。