站桥合体桥梁静动力计算分析研究

摘要

站桥同位合建结构随着城市的高速发展应运而生，且愈发常见。为研究某两幅波形钢腹板钢-混组合箱梁桥与四线换乘地铁车站同位合建结构静动力特性情况，本文依据有关设计资料，采用Midas/Civil软件建立有限元模型。依据桥梁规范与建筑规范两种规范，对该结构在6类分项荷载以及8种荷载组合工况下的静力响应进行了深入分析。同时采用多重Ritz向量法对合建结构以及单独建设的波形钢腹板钢-混组合桥梁的自振特性进行分析对比。分析结果表明：　　(1)除恒载外，桥梁车道荷载对桥梁结构竖向位移、人防荷载对地铁车站结构竖向位移、温度作用对混凝土桥面板应力、桥梁车道活载对波形钢腹板剪应力以及钢底板正应力、人防荷载对顶层纵横梁以及结构柱正应力的影响最为显著。单独作用在桥梁或地铁车站上的分项荷载对另一部分结构的位移与应力的影响非常小。　　(2)各荷载组合工况下，顶层纵横梁的应力结果峰值在偶然组合下产生，而其他各部位的应力峰值则均在基本组合的工况下产生。且一般来说，对于该合建结构各部位的应力结果，在采用基本组合时，参考建筑规范更偏保守(应力峰值较大)；而在采用偶然组合时，参考桥梁规范更偏保守(应力峰值较大)。　　(3)合建结构的基频为1.067Hz，基础周期为0.938s，其一阶振型表现为上方双幅桥梁延X轴负向纵飘，由于柱式墩的刚度比较小，固定墩会有较大幅度的纵向摆动，同时两幅桥梁产生同向的正对称竖向弯曲。　　(4)上方组合桥梁的刚度小于下方地铁车站，组合桥梁的横向刚度较竖向与纵向刚度较大，车站结构的竖向刚度较横桥向与纵桥向刚度要大。　　(5)与地铁车站合建将会使组合桥梁结构的刚度较单独建设时有所减小，且减小幅度最明显的方向为延X轴正向的纵向刚度，其相关振型的频率减小幅度达到12.7%。且由于该向刚度的减小幅度比横向刚度大，造成了正向纵飘振型的提前出现。

目录

声明

第1 章绪 论

1.1 选题背景及其意义

1.2 站桥合建结构的发展与研究现状

1.2.1市政桥梁与地铁车站同位建设形式及其特点

1.2.2 市政桥梁与地铁车站合建的研究现状

1.3 论文的主要工作

第2 章 站桥合建结构有限元模型建立

2.1 合建工程概况

2.1.1 工程概述

2.1.2 综合交通枢纽站址环境情况

2.1.3 上部钢—混组合梁桥工程概况

2.1.4 工程地质、水文地质概况

2.2 有限元法简介

2.2.1 有限元法概述

2.2.2采用有限元法分析的基本步骤

2.3 合建结构有限元模型的建立

2.3.1合建结构模拟单元的选择

2.3.2合建结构边界条件的模拟

2.3.3合建结构荷载参数的模拟

2.3.4合建结构空间有限元模型

2.4 本章小结

第3 章 站桥合建结构有限元静力分析

3.1 静力分析中的有关说明

3.2 分项荷载作用的类型

3.3 分项荷载作用下合建结构的位移分析

3.3.1 恒载作用下合建结构位移分析

3.3.2 车道荷载作用下合建结构位移分析

3.3.3 地铁车站活载作用下合建结构位移分析

3.3.4 温度作用下合建结构位移分析

3.3.5 基础沉降作用下合建结构位移分析

3.3.6 人防荷载作用下合建结构位移分析

3.4 分项荷载作用下合建结构的应力分析

3.4.1 恒载作用下合建结构应力分析

3.4.2 桥梁车道活载作用下合建结构应力分析

3.4.3 地铁车站活载作用下合建结构应力分析

3.4.4 温度作用下合建结构应力分析

3.4.5 基础沉降作用下合建结构应力分析

3.4.6 人防荷载作用下合建结构应力分析

3.5 荷载组合作用下合建结构的应力分析

3.5.1 荷载组合的选择

3.5.2 各荷载组合作用下混凝土桥面板正应力分析

3.5.3 各荷载组合作用下波形钢腹板应力分析

3.5.4 各荷载组合作用下钢底板正应力分析

3.5.5 各荷载组合作用下中庭大跨顶层纵横梁正应力分析

3.5.6 各荷载组合作用下中庭大跨结构柱正应力分析

3.4 本章小结

第4 章站桥合建结构动力分析

4.1 合建结构动力分析理论

4.1.1 概述

4.1.2 多自由度结构体系振动平衡方程

4.1.3 梁的弯曲振动平衡方程

4.2 合建结构自振特性分析

4.2.1 概述

4.2.2 自振特性分析理论

4.2.3 组合结构自振特性分析结果

4.3 合建与独立情况下组合桥梁自振特性的对比

4.4 本章小结

第5 章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

攻读硕士期间参加的科研工作

参考文献