高墩大跨预应力混凝土连续刚构模型桥试验研究

论文摘要

高墩大跨预应力混凝土连续刚构体系桥梁是一种流行的桥型,有着连续梁和刚构的特点,造型简洁、线形流畅。它是一种被普遍使用于交通建设的桥梁结构体系,对其研究十分具有现实意义。此类桥多采用悬臂施工,施工阶段的施工是一个复杂的非线性过程,困扰桥梁的设计和施工。本文依托陕西省西安公路研究院科研项目高墩大跨连续刚构桥梁模型试验,进行了高墩大跨连续刚构桥梁的计算分析。针对桥梁是否能够形成理想的线形,如何在施工中保证结构形成理想线形等问题,对该结构体系进行模型试验是解决问题的很好选择。目前,连续刚构的合龙段出现的病害较为严重,对合龙段的研究尤为重要。由于不断兴建的高铁中的二期恒载较大,故二期荷载施工时间对成桥内力状态影响的分析也比较重要。如何寻求更好的合拢方案和较大二期恒载的合理加载时间是实际且现实的重要问题。本文主要研究内容有：1、以相似理论为基础,阐述模型试验理论,根据量纲理论推导出集中荷载、均布荷载、弯矩作用下,模型与原型相似的应力、应变、挠度相似判据。对依托工程进行模型设计,确定模型截面,考虑原型边界条件,进行模型加工制作。2、考虑高墩大跨连续刚构体系桥梁施工的非线性特征,基于有限位移法建立依托工程的施工全过程仿真分析,得到结构在不同工况下的应力和位移。3、对比试验数据对模型进行误差分析,用实测数据对比数值模型计算结果,进行误差分析,建立更准确的数值模型。验证设计计算理论和软件的合理性。4、通过模型试验和数值计算,研究高墩大跨连续刚构体系桥梁力学行为及受力性能,分析桥梁线形变化规律和结构整体性能,得到在合理合拢方案的施工方法下,高墩连续刚构体系桥梁所能够达到的预期线形并实现协同受力。分析合拢的影响因素,给出合拢施工的相关建议。分析二期恒载加载对合拢后成桥内力状态的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高墩大跨连续刚构的发展概况
• 1.1.1 国外大跨径预应力混凝土梁桥的建设
• 1.1.2 国内大跨径预应力混凝土梁桥的建设
• 1.1.3 高墩大跨连续刚构桥在发展中遇到的问题
• 1.2 桥梁结构模型试验的概况
• 1.3 本章小结
• 第二章 模型试验理论
• 2.1 引言
• 2.2 相似理论与相似定理
• 2.2.1 相似定理
• 2.2.2 量纲分析
• 2.2.3 混凝土模型试验的相似理论
• 2.3 桥梁模型设计基本原则
• 2.3.1 桥梁模型试验的相似准则应依据的条件
• 2.3.2 应变相等和应力相等
• 2.3.3 模型设计的程序及模型关系的调整
• 2.3.4 高墩大跨连续刚构桥模型试验中应注意的几个关键问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 模型的设计与制作
• 3.1 模型的概况
• 3.2 模型的设计
• 3.2.1 模型的主要尺寸设计
• 3.2.2 模型的相似关系
• 3.3 模型的加工、制作
• 3.4 试验荷载工况及模型测试
• 3.4.1 试验荷载工况
• 3.4.2 模型测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 结构计算与分析
• 4.1 结构仿真计算的发展及理论依据
• 4.2 模型桥的有限元建模
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 （各个）最不利工况作用下的结构应力分析
• 4.3.2 （各个）工况作用下的结构变形分析
• 4.3.3 计算结果数据汇总及分析
• 4.4 计算数据与实测数据对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 桥梁施工和运营阶段试验研究
• 5.1 模型桥试验研究的控制截面的选取
• 5.2 合龙施工方案及运营的研究
• 5.2.1 大跨径连续刚构桥的常见病害分析
• 5.2.2 合龙方案变异对桥梁应力状态的影响分析
• 5.2.3 合龙施工中施工工期变异对成桥应力状态的影响分析
• 5.2.4 不同二期加载时间对成桥状态的影响分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的研究结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢