高墩小半径曲线梁桥空间力学性能分析

论文摘要

城市道路以及高速公路中,曲线桥梁都因其占地面积小、线形流畅、造型优美、能够实现多向互通等优点而被越来越广泛的采用。而曲线梁桥因曲率的存在,将导致结构体积重心偏心。即使在自重作用下,也会产生弯扭耦合作用。汽车荷载的偏载作用,又将加剧这种弯扭耦合效应,加之高墩的柔性作用,将会使高墩小半径曲线梁桥的受力性能更为复杂。近年来,曲线梁桥破坏的现象时有发生。发生破坏的主要原因是对曲线桥缺少可靠的理论指导、有效的计算方法和完善的技术规范。因此对曲线梁桥力学性能及破坏机理的研究越来越受到学术界的重视。此外,汽车荷载本身为移动的荷载,我国现行规范中采用冲击系数来考虑移动荷载的动力效应,并没有专门针对曲线梁桥冲击系数的相关规定,实际设计中仍是沿用了用于直桥的冲击系数。因此,有必要对其使用的安全性加以验证。本论文基于深圳市交通局项目:梧桐山立交高墩小半径曲线桥结构分析与研究,运用MDIAS/civil软件,研究了单跨、三跨高墩小半径曲线梁桥在汽车荷载作用下,半径、墩高、桥面宽对其力学性能的影响,并在此基础上,针对目前应用的曲线桥以直代曲设计方法进行了对比分析,提出适用于高墩三跨曲线梁桥的以直代曲判别公式。将车辆荷载模拟为移动的常量力,分析了高墩曲线梁桥在移动车辆荷载作用下的竖向动态响应,将其同规范算法进行对比,以考察设计的安全性。本文从工程实践出发,分析了高墩小半径曲线梁桥的力学特性,提出了高墩曲线梁桥以直代曲的判别公式。公式形式简单,能有效地将内力控制在所需范围内。分析了高墩小半径曲线梁桥在移动车辆荷载作用下的竖向动力特性,为设计人员提供了一些参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状
• 1.3.1 曲线梁桥的应用发展概况
• 1.3.2 曲线梁桥的理论研究概况
• 1.3.3 曲线梁桥正做的研究现状
• 1.3.4 车辆荷载模型概述
• 1.3.5 车桥相互作用研究及我国现行规范中关于冲击系数的规定
• 1.3.6 本文的主要研究内容
• 第2章 高墩曲线梁桥在汽车荷载作用下的力学性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 单跨曲线梁桥力学性能研究
• 2.2.1 参数选取以及模型介绍
• 2.2.2 单跨曲线梁桥内力随半径变化规律
• 2.2.3 单跨曲线梁桥内力随墩高变化规律
• 2.2.4 高墩单跨曲线梁桥国外规范对比
• 2.2.5 控制反算
• 2.3 三跨连续曲线梁桥力学性能研究
• 2.3.1 模型介绍
• 2.3.2 三跨曲线梁桥内力随墩高变化规律
• 2.3.3 三跨曲线梁桥内力随半径变化规律
• 2.3.4 曲直桥内力计算对比
• 2.4 本章小结
• 第3章 高墩连续曲线梁桥以直代曲研究
• 3.1 引言
• 3.2 多参数变化规律研究
• 3.3 考虑桥长、半径两参数以直代曲研究
• 3.4 桥面宽B影响研究
• 3.5 考虑桥长、半径、桥面宽三参数以直代曲研究
• 3.6 公式应用
• 3.7 本章小结
• 第4章 高墩小半径曲线梁桥在移动车辆荷载作用下的动力特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 桥梁的受迫振动
• 4.3 参数介绍
• 4.4 结果对比及分析
• 4.4.1 单车过桥时车速对竖向动态响应的影响
• 4.4.2 车队过桥时车速对竖向动态响应的影响
• 4.4.3 单车过桥时半径对竖向动态响应的影响
• 4.4.4 车队过桥时半径对竖向动态响应的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢