异型曲线连续刚构桥空间力学性能分析

论文摘要

在受地形条件,道路交叉路网限制等情况下,有时不可避免地需要采用异型曲线梁桥。然而,目前针对变宽变截面异型曲线连续刚构桥进行空间受力分析的研究较少,还存在一些问题需要探讨和研究。本文以南京地铁三号线41+41m双线变宽变截面曲线连续刚构桥为工程背景,运用有限元软件Midas/Civil建立空间有限元模型,对该桥的力学性能进行分析研究。本文完成的主要工作如下：1.简要介绍了曲线连续刚构桥的结构特点,受力特点以及支承特点,简述了曲线连续刚构桥的基本计算理论。2.基于变角度空间桁架理论,推导了预应力曲线箱梁在弯、剪、扭复杂受力状态下的抗扭强度计算公式。3.应用Midas/Civil有限元分析软件建立了双线地铁两跨变宽变截面曲线连续刚构的实桥模型,分析了其在不同荷载工况下的内力、支反力以及位移情况,并做出了对比分析,总结出了该类异型曲线连续刚构桥的内力分布规律。4.分析了该异型结构在不同荷载组合下的应力情况,得出了应力分布规律,找出了应力分布的最不利位置。5.对该异型结构的强度（抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度）和抗裂性（正截面、斜截面）进行验算,确定了抗弯设计、抗剪设计和抗扭设计的控制截面位置。6.对该异型结构的底板厚度D的曲线变化函数的指数进行了分析研究,给出了合理性建议及取值；对该异型结构进行了横向环框分析,确定了横向内力分布的最不利位置,并给出了配筋建议。通过本文研究,为该类异型桥梁的设计、施工提供参考和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 预应力混凝土连续刚构桥的发展概况
• 1.1.1 预应力砼连续刚构桥的概述
• 1.1.2 连续刚构桥的发展动态
• 1.2 预应力混凝土曲线连续刚构桥的研究现状
• 1.2.1 曲线连续刚构桥的研究概况
• 1.2.2 曲线连续刚构桥的发展动态
• 1.3 预应力混凝土曲线连续刚构桥的结构特点
• 1.3.1 曲线连续刚构桥的结构特点
• 1.4 论文的主要工作
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本文的工作内容
• 2 曲线梁桥的受力特点及计算理论简述
• 2.1 曲线梁桥的分类
• 2.2 曲线梁桥的支承类型
• 2.2.1 抗扭支承
• 2.2.2 点铰支承
• 2.2.3 抗弯抗扭支承
• 2.2.4 支承布置方式
• 2.3 曲线梁桥的受力特点
• 2.3.1 曲线梁桥的基本微分方程
• 2.3.2 弯扭耦合
• 2.3.3 影响曲线梁桥受力特性的主要因素
• 2.3.4 曲线梁桥中横梁的功能
• 2.3.5 曲线梁桥中均布恒载的横向分布
• 2.4 曲线梁桥的荷载特点
• 2.4.1 离心力
• 2.4.2 恒载引起的扭矩
• 2.5 曲线梁桥的计算理论简述
• 2.5.1 解析法
• 2.5.2 半解析法
• 2.5.3 数值计算法
• 2.6 弯、剪、扭状态下曲线箱梁的抗扭分析
• 2.6.1 曲线箱梁抗扭强度计算
• 2.6.2 考虑软化效应的混凝土应力应变关系
• 2.6.3 有效壁厚
• 2.6.4 抗扭强度计算公式
• 3 工程实例
• 3.1 异型曲线连续刚构桥设计
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 桥位水文地质概况
• 3.1.3 总体设计
• 3.1.4 主要材料
• 3.2 异型曲线连续刚构桥建模分析
• 3.2.1 有限元软件的选取
• 3.2.2 有限元模型的选取
• 3.2.3 模型计算参数
• 3.2.4 模型建立
• 4 结构内力分析
• 4.1 自重作用下结构内力
• 4.2 预应力作用下结构内力
• 4.3 地铁列车荷载作用下结构内力
• 4.4 温度荷载作用下结构内力
• 4.5 结构内力对比分析
• 4.6 结构位移验算
• 4.6.1 竖向位移计算
• 4.6.2 横向水平位移计算
• 4.7 本章小结
• 5 结构应力分析与强度验算
• 5.0 曲线梁的应力状态
• 5.1 正应力计算
• 5.2 主应力验算
• 5.3 剪应力验算
• 5.4 正截面抗裂验算
• 5.5 正截面抗弯验算
• 5.6 斜截面抗剪验算
• 5.7 抗扭强度验算
• 5.8 本章小结
• 6 变截面箱梁底板变化段曲线指数研究及横向环框分析
• 6.1 底板变化段曲线指数的拟定
• 6.1.1 异型曲线刚构底板变化情况
• 6.1.2 径向力大小的确定
• 6.1.3 曲线指数的确定
• 6.2 横向环框分析
• 6.2.1 环框模型的建立
• 6.2.2 环框计算荷载
• 6.2.3 无接触网立柱截面环框计算
• 6.2.4 有接触网立柱截面环框计算
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果