进步桥成桥静载试验与有限元分析

论文摘要

自锚式桁吊组合钢桥是一种比较新颖的结构形式,国内外尚未有太多的理论经验去借鉴,为了对桥梁结构在荷载作用下的工作性能及使用能力做出正确的评价,本文结合成桥载荷试验和理论计算进行了相关的研究。首先针对试验课题重点介绍了桥梁的静载试验,包括载荷试验的目的,任务和一些注意的要点。根据试验的目的确定试验方案,对桥梁上部结构重要杆件依据计算出的杆件应力变化规律布置测点。通过计算控制截面处弯矩的影响线和等效加载载荷,确定选用的车辆类型、数目和加载位置,对各工况采用分级加载的形式确定加载方案。对进步桥的结构概括进行了相应的介绍,并在该体系下构造全桥所有承载构件的组合有限元模型,使用板壳元、杆单元等单元建立精细的全桥组合有限元分析模型,用ANSYS有限元程序对试验各工况进行了计算分析。然后将有限元计算结果和试验结果进行比较,包括得出主竖杆、斜杆、上弦杆、V撑这些重要杆件的应力校验系数和沿桥纵向挠度测点的挠度校验系数。通过计算值和试验值的比较,得出结构有很好的承载能力,满足使用要求。最后,为了研究计算载荷和所建桥梁结构模型与真实桥梁不同所带来误差的影响,分析了载荷在等效载荷附近变化时结构的应力和挠度的变化,也分析了结构刚度变化对结构的应力和挠度的影响。结果表明,当它们发生微弱变化时,结构的受力和变形没有受到太大影响。通过成桥静载试验和计算分析,不仅可以评定结果的工作性能,同时针对一些分析中出现的问题对设计和施工提出一些宝贵意见,对以后相同类型的桥梁也有较大参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 桥梁载荷试验概述
• 1.1.1 载荷试验的目的
• 1.1.2 载荷试验的任务
• 1.1.3 载荷试验的要点
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势
• 1.3 本文主要内容及工作
• 第二章 成桥静载试验
• 2.1 静载试验
• 2.1.1 静载试验的一般程序
• 2.1.2 静载试验荷载加载方案与实施
• 2.1.3 荷载等级的确定
• 2.1.4 加载方式及设备的选择
• 2.1.5 试验测点的选择与设置
• 2.2 进步桥结构概况
• 2.2.1 主要设计标准
• 2.2.2 桥梁上部结构
• 2.2.3 桥梁下部结构
• 2.2.4 附属工程
• 2.3 进步桥加载方案
• 2.3.1 桥梁结构纵向影响线
• 2.3.2 等效载荷的确定
• 2.3.3 试验荷载工况
• 2.3.4 载荷试验车辆加载位置图
• 2.4 测点布置方案
• 2.4.1 主梁挠度测点
• 2.4.2 斜杆应力测点
• 2.4.3 主上弦杆应力测点
• 2.4.4 竖杆测点
• 2.4.5 V撑测点
• 2.4.6 测点编号
• 2.4.7 布点计算依据
• 2.5 仪器与设备
• 2.6 本章小结
• 第三章 载荷试验ANSYS有限元模拟
• 3.1 通用计算软件ANSYS简介
• 3.2 有限元模型建立
• 3.2.1 计算简介
• 3.2.2 计算假定
• 3.2.3 建模步骤
• 3.3 模型计算
• 3.3.1 计算荷载
• 3.3.2 模型加载
• 3.3.3 模型计算应力云图
• 3.4 进步桥杆件应力计算与比较
• 3.4.1 静载试验各杆件应力实测值
• 3.4.2 各杆件应力计算值与实测值比较
• 3.5 进步桥挠度测点计算与比较
• 3.5.1 静载试验各挠度测点实测值
• 3.5.2 挠度测点不同加载位置处挠度计算值
• 3.5.3 挠度计算值与实测值比较
• 3.5.4 结构残余变形
• 3.6 桥梁控制截面弯矩与加载位置之间的关系
• 3.6.1 支座节点反力与加载位置关系
• 3.6.2 主跨跨中弯矩随加载位置变化规律
• 3.6.3 支座处弯矩随加载位置变化规律
• 3.6.4 边跨跨中弯矩随加载位置变化图
• 3.7 本章小结
• 第四章 载荷与刚度变化对桥梁强度和挠度的影响
• 4.1 载荷变化对桥梁强度的影响
• 4.1.1 主竖杆应力变化
• 4.1.2 斜杆应力变化
• 4.1.3 上弦杆和V撑应力变化
• 4.2 载荷变化对桥梁挠度的影响
• 4.2.1 对称加载时挠度变化规律
• 4.2.2 偏载时挠度变化规律
• 4.3 刚度变化对桥梁强度的影响
• 4.3.1 主竖杆应力变化
• 4.3.2 斜杆应力变化
• 4.3.3 上弦杆和V撑应力变化
• 4.4 刚度变化对桥梁挠度的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢