中小跨径桥梁的L形盖梁空间受力分析

论文摘要

受地形和地质水文的影响,桥梁设计在布孔时经常采用不等跨径布置(相邻两跨梁高常不同),这就造成L形盖梁成了不可避免的设计构件。设计工程师在设计L形盖梁时常无相应规范条文或技术研究资料可依,设计具有很大的随意性,对这一问题的深入研究对工程设计具有实际应用价值。根据近年来对国内外桥梁的研究发现,桥梁墩台盖梁的跨高比l/h绝大多数在3～5之间,属于深梁范围中的短梁,短梁的受力特点不再符合平截面假定,其破坏形态也与一般受弯构件有所不同。本文在对现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)中关于公路桥墩台盖梁的计算模型和计算方法分析的基础上,结合工程实例并运用大型通用有限元分析软件ANSYS12.0,选择合适的分析模型和单元类型,对L形盖梁进行三维空间结构有限元仿真分析。在有限元分析方法中,L形盖梁结构仿真分析的关键点在于单元和材料的正确选取、边界条件的准确确定和模拟、荷载的加载方式等。文中对所选取的工程实例中的L形盖梁进行分析,此时L形盖梁高出部分和下部公用部分的高度比值(设为a/b)为0.416(约为0.4),然后假定在荷载和配筋率不变的情况下通过改变a/b的值再对L盖梁进行分析,分别求出了L形盖梁在y(高度方向)向上的平均位移、跨中和墩顶盖梁横截面上沿y方向上的应力变化、混凝土单元在z(纵向)方向上的应力变化、纵向钢筋的应力变化和混凝土的开裂范围和开裂状态。然后综合分析了L形盖梁在不同a/b值的情况下上述五种力学性能的变化规律,并对L形盖梁高出部分参与受力的大小进行对比分析。给出重要的设计建议：当a/b>0.8时盖梁高侧受力参与程度逐渐减小,受拉钢筋配置量应相应减少,而当a/b≤0.8时高侧部分的受拉钢筋配置量应大致与低侧相同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 规范对桥梁墩台盖梁的规定
• 1.2.1 《桥规JTJ 023—85》中关于盖梁的规定
• 1.2.2 《桥规JTG D62—2004》中关于盖梁的规定
• 1.3 研究背景及现状
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究现状
• 1.4 本文主要研究内容和方法
• 第二章 桥梁墩台盖梁的理论计算方法
• 2.1 深受弯构件的受力特点和破坏形态
• 2.1.1 深受弯构件的受力特点
• 2.1.2 深受弯构件的破坏形态
• 2.2 深受弯构件的承载能力极限状态计算
• 2.2.1 正截面抗弯承载力计算
• 2.2.2 斜截面抗剪承载力计算
• 2.2.3 深受弯构件悬臂端的计算
• 2.3 深受弯构件的正常使用极限状态计算
• 2.3.1 正截面抗裂验算
• 2.3.2 斜截面抗裂验算
• 2.3.3 裂缝宽度的计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 L形盖梁的有限元分析方法
• 3.1 有限元法及ANSYS软件简介
• 3.2 L形盖梁有限元模型的建立
• 3.2.1 L形盖梁的选取
• 3.2.2 钢筋混凝土有限元模型简介
• 3.2.3 L形盖梁单元的选取
• 3.2.4 L形盖梁有限元模型的边界条件模拟
• 3.3 本章小结
• 第四章 L形盖梁的空间结构受力分析
• 4.1 问题描述及有关参数设置
• 4.1.1 材料的选取及其力学性能
• 4.1.2 有限元模型的其它问题处理方法
• 4.1.3 L形盖梁有限元模型的建立
• 4.2 不同a/b值下的L形盖梁空间计算分析
• 4.2.1 当a/b=0.4时的L形盖梁分析
• 4.2.2 当a/b=0.2时的L形盖梁分析
• 4.2.3 当a/b=0.6时的L形盖梁分析
• 4.2.4 当a/b=0.8时的L形盖梁分析
• 4.2.5 当a/b=1.0时的L形盖梁分析
• 4.2.6 当a/b=1.2时的L形盖梁分析
• 4.2.7 当a/b=1.4时的L形盖梁分析
• 4.2.8 当a/b=1.6时的L形盖梁分析
• 4.2.9 当a/b=1.8时的L形盖梁分析
• 4.2.10 当a/b=2.0时的L形盖梁分析
• 4.3 不同a/b比值下L形盖梁的结果综合分析
• 4.3.1 单元在y方向上平均位移对比分析
• 4.3.2 墩顶和跨中盖梁横截面y方向应力对比分析
• 4.3.3 单元沿z方向的平均应力对比分析
• 4.3.4 纵向钢筋的平均应力对比分析
• 4.3.5 L形盖梁高出部分参与受力大小的对比分析
• 4.3.6 单元的开裂形态对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 致谢