有限元法对小半径曲线梁桥结构的受力分析研究

摘要

随着高等级公路的建设以及城市立交的发展,各种不同形式的曲线梁桥结构在我国得到了广泛的应用。论文介绍了小半径曲线梁桥的发展概况及其结构形式,并对曲梁结构受力特征进行了探讨。在现有小半径曲线梁桥结构的各种计算理论基础上,着重介绍了曲梁结构的有限元法,并给出了该方法的分析思路及具体计算步骤。目前,小半径曲线梁桥中存在的最大问题是结构的受扭问题,曲梁结构的扭转效应是结构各种病害产生的主要原因。由于扭矩的影响,小半径曲线梁桥的结构内外支承反力会产生很大的偏差,而只有通过合理的支座布置才能有效地改善结构的受扭问题。因此,分析这些支座布置形式对结构受力的影响成为解决结构受扭的关键。当前关于小半径曲线梁桥支承效应的理’论研究主要集中在一些联跨较少且中间支承为单铰支承的曲梁结构中,虽然其分析结果具有一定的代表性,但对于全桥设置抗扭支承的梁体受力机制仍需进一步研究。论文运用有限元法,以某一联为五跨的小半径曲线梁桥为研究对象,分析了在不同支座布置形式下的结构受力特征,验证了全桥设置抗扭支承的合理性。在此基础上,还讨论了支座预偏心对全桥设置抗扭支承的曲梁结构支反力的影响,得出了抗扭支承支反力在支座预偏心作用下的受力特征。通过设置几种不同曲率半径的桥梁方案,分别建立空间梁元模型进行结构分析,得出了曲率半径的变化对全桥设置抗扭支承的曲梁结构受力的影响,以及曲梁结构的受力在该支承条件下随半径变化的规律。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

致谢

第一章 绪论

1.1 小半径曲线梁桥的发展概况

1.2 曲线梁桥的结构形式

1.3 国内外关于小半径曲线梁桥的研究现状

1.3.1 理论研究现状

1.3.2 实验研究现状

1.4 本课题研究的内容

1.4.1 课题研究的目的与意义

1.4.2 存在的问题

1.4.3 研究的内容

第二章 小半径曲线梁桥的受力特征及相关理论

2.1 小半径曲线梁桥的受力特征及病害分析

2.1.1 小半径曲线梁桥的受力特性

2.1.2 小半径曲线梁桥的各种病害

2.1.3 曲线梁桥病害产生原因的分析

2.2 小半径曲线梁桥的计算理论及分析方法

2.2.1 小半径曲线梁桥的计算理论

2.2.2 小半径曲线梁桥的分析方法

2.3 有限元分析方法

2.3.1 有限元法的基本原理

2.3.2 圆弧曲杆的变形微分方程

2.3.3 曲线梁桥单元模型类型

2.4 本章小结

第三章 支座布置形式对小半径曲线梁桥受力的影响

3.1 小半径曲线梁桥的支座形式

3.1.1 支座布置形式对梁体受力的影响

3.1.2 曲梁的支座布置

3.2 有限元模型的建立

3.2.1 分析方法

3.2.2 基本资料

3.2.3 建立模型

3.3 计算结果分析

3.3.1 支座布置形式对曲梁结构扭矩的影响

3.3.2 支座布置形式对曲梁结构弯矩的影响

3.3.3 支座布置形式对曲梁结构扭转变形的影响

3.3.4 支座布置形式对曲梁结构支承反力的影响

3.4 本章小结

第四章 支座预偏心及曲率半径的变化对曲梁结构受力的影响

4.1 曲梁支座预偏心对结构支反力的影响

4.1.1 布置方案的选择

4.1.2 支座预偏心布置的计算结果分析

4.2 曲率半径的变化对结构受力的影响

4.2.1 曲率半径的变化对曲梁结构扭矩的影响

4.2.2 曲率半径的变化对曲梁结构弯矩的影响

4.2.3 曲率半径的变化对曲梁结构扭转变形的作用

4.2.4 曲率半径的变化对曲梁结构支承反力的影响

4.3 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文