曲线连续刚构桥空间受力分析

论文摘要

随着山区高等级公路和城市高架道路的快速发展,大跨径预应力混凝土曲线刚构桥以其能很好地适应地形、地貌的限制,减少道路展线长度,使道路更加平顺、流畅等独特优势在近年来得到了迅速发展,广泛运用于高速公路和城市立交桥中。由于对一些诸如温度、预应力问题等认识不足,许多曲线梁桥设计和使用中存在一定的问题。本文以泥溪沟2号大桥为研究对象,采用有限元法,借助有限元程序midas FEA,研究了预应力及温度对曲线梁桥的影响。首先,回顾了曲线梁桥的受力特点及其研究现状,论述了曲线梁桥的各种理论计算方法,包括曲线梁微分方程的推导,剪力滞研究方法的探讨,扭转理论的论述。其次,针对预应力钢束对曲线梁桥的影响,本文探讨了预应力钢束对混凝土箱梁的作用原理并且推导出了预应力曲线梁桥的平衡微分方程。结合工程实例,利用有限元法,建立了曲率半径分别为:800m,1500m,曲线连续刚构桥及直线连续刚构桥,通过对计算结果的探讨,得出了施工过程中顶板预应力束和成桥状态中跨底板合拢束对曲线刚构桥变形以及受力都有重要影响的结论。最后,针对温度对曲线梁桥的影响,本文综述了曲线梁桥温度效应研究现状和各国规范有关温度荷载的规定。根据当地的气象资料,研究不同曲率半径连续刚构桥在年温温度和日照温度作用下的响应,总结了温度作用对曲线连续刚构桥变形和受力影响规律,为以后同类桥型的设计与施工提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 曲线连续刚构桥的发展概述
• 1.2 曲线连续刚构桥的构造及受力特点
• 1.2.1 曲线连续刚构桥的构造特点
• 1.2.2 曲线连续刚构桥的受力特点
• 1.3 曲线连续刚构桥的研究概况
• 1.4 本文研究的背景
• 1.4.1 工程概况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 曲线桥的计算理论及方法概述
• 2.1 曲线梁的微分方程
• 2.1.1 符拉索夫方程
• 2.1.2 平面曲梁的平衡微分方程
• 2.1.3 圆弧曲梁位移方程
• 2.2 现行剪力滞研究方法简介及比较
• 2.2.1 能量变分法求解剪力滞问题
• 2.2.2 有限元法求解剪力滞问题
• 2.2.3 其它半解析方法
• 2.3 曲线梁桥抗扭理论研究及相关计算理论
• 2.3.1 曲线梁的应力状态
• 2.3.2 扭矩产生的原因
• 2.3.3 箱梁抗扭刚度计算的理论基础
• 2.3.4 箱梁截面扭转中心计算公式
• 2.4 本章小结
• 第三章 曲线连续刚构桥预应力效应分析
• 3.1 预应力钢束对混凝土箱梁的作用原理
• 3.2 预应力曲线梁桥的平衡微分方程
• 3.3 预应力等效荷载的计算
• 3.4 曲线梁桥的预应力荷载和混凝土截面内力
• 3.5 施工阶段中预应力对曲线连续刚构桥的影响
• 3.5.1 竖向位移分析
• 3.5.2 扭转角分析
• 3.5.3 正应力分析
• 3.6 成桥状态中跨底板合拢束对连续刚构桥的影响
• 3.6.1 大跨连续刚构桥底板束效应研究概述
• 3.6.2 大跨连续刚构桥底板受力分析
• 3.6.3 有限元分析中跨底板合拢段预应力钢筋的作用效应
• 3.7 本章小结
• 第四章 温度荷载对曲线刚构桥的影响
• 4.1 温度对曲线桥的影响
• 4.2 曲线梁桥温度效应的研究现状
• 4.3 国内外桥梁规范中有关温度荷载的规定
• 4.4 温度应力的计算公式
• 4.4.1 桥梁规范中的温度应力计算公式
• 4.4.2 温度应力的另一种计算公式
• 4.5 有限元分析温度对曲线连续刚构桥受力特性的影响
• 4.5.1 热膨胀系数的确定
• 4.5.2 温度作用的确定
• 4.5.3 整体升温计算结果分析及结论
• 4.5.4 温度梯度计算结果分析及结论
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果