带刚性现浇段空心板连续梁力学行为研究

论文摘要

带刚性现浇段空心板连续梁桥是一种特殊的先简支后连续体系,由于刚性现浇段的存在,克服了传统简支变连续梁桥存在的缺陷,从而提高桥梁耐久性和行车舒适性。本文以京港澳高速公路刘江互通式立交主线桥为背景,对这一特殊的先简支后连续空心板连续梁桥的力学行为进行了理论和试验研究。试验桥具有多梁（20片）、宽跨比大（接近于1）、多跨（六跨）、墩顶设4m长刚性现浇段等特点,国内外罕见,力学行为较为复杂,目前缺乏专门深入的研究。本文主要内容分为两大部分。第一部分包括第二章和第三章,研究了桥梁荷载横向分布的计算理论和冲击系数计算的一般理论。第二章分别讨论了利用铰接板法、G-M法和有限单元法计算荷载横向分布的方法,其中铰接板法又分为基于能量原理的有限差分法和查影响线竖标表简化计算方法。在铰接板法、G-M法的计算中,引入连续梁纵向刚度修正系数来近似考虑体系不同带来的影响。第三章采用国内外现行桥梁规范规定的两种方法计算桥梁冲击系数,即基于桥梁跨长的函数和基于桥梁基频的函数,并对其进行理论研究。第二部分包括第四章和第五章,对带刚性现浇段空心板连续梁桥的荷载横向分布和冲击系数进行了试验研究和对比分析。第四章首先通过桥梁静载试验,实测得到桥梁荷载横向分布,推算荷载横向分布系数。然后比较试验实测和理论计算的端、邻孔荷载横向分布影响线以及边梁、内一梁、内二梁、内三梁的荷载横向分布系数,得出以下两点结论:（1）对于宽跨比较大的多梁式带刚性现浇段的钢筋混凝土空心板连续梁桥,采用基于能量原理有限差分的铰接板法计算荷载横向分布,与实际状态一致,是一种正确的方法,而不宜采用查影响线竖标表简化计算和G-M法;（2）在等截面连续梁桥荷载横向分布计算中引入连续梁纵向刚度修正系数是必要的,六跨连续梁参照五跨连续梁取值是合适的。第五章通过动载试验实测桥梁冲击系数,运用趋势预测和回归分析等方法,分析研究动载试验实测值与基于跨长、频率两类规范理论计算值的关系,以及影响冲击系数的相关因素,得出以下三点结论:（1）对于多跨带刚性现浇段的先简支后连续钢筋混凝土空心板连续梁桥,相对跨长,冲击系数与桥梁频率相关性更大,当f∈（3,7）Hz时,数值相对稳定在一个域值内,但并不遵守现行规范规定的单调函数规律,建议采用动力放大谱的概念,确定一个相对安全的冲击系数值域;（2）对于带刚性现浇段空心板连续梁桥,冲击系数与动荷载速度相关,当10Km/h≤v≤70Km/h时,冲击系数与动荷载速度符合一元高阶多项式函数规律;（3）在特定动荷载作用下,带刚性现浇段空心板连续梁桥的冲击系数与连续梁桥孔位不相关。通过上述研究,提出了关于带刚性现浇段钢筋混凝土空心板连续梁桥荷载横向分布和冲击系数的正确计算方法以及相关建议,提高了对其力学行为一般性规律的认识,为设计、施工和运营管理工作提供参考依据,具有重要的理论意义和工程应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 选题的意义
• 1.2 依托工程背景
• 1.3 国内外发展现状
• 1.4 本文研究的内容
• 第二章 荷载横向分布的计算理论
• 2.1 桥梁空间理论基本原理
• 2.2 铰接板法计算荷载横向分布
• 2.2.1 铰接板法计算原理
• 2.2.2 基于能量原理的铰接板法
• 2.2.3 查影响线竖标的铰接板法
• 2.3 G-M 法计算荷载横向分布
• 2.3.1 原理
• 2.3.2 计算荷载横向分布
• 2.4 有限单元法计算
• 2.4.1 有限单元法简介
• 2.4.2 有限单元法计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 冲击系数计算的一般理论
• 3.1 冲击作用与冲击系数
• 3.2 桥梁规范的理论计算
• 3.2.1 各国规范概述
• 3.2.2 基于跨长的递减函数的规范计算
• 3.2.3 基于桥梁频率的函数的规范计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 带刚性现浇段空心板梁荷载横向分布研究
• 4.1 试验推算荷载横向分布
• 4.1.1 试验原理和方法
• 4.1.2 试验值
• 4.2 理论计算与试验值比较分析
• 4.2.1 理论与实测荷载横向影响线比较
• 4.2.2 理论与实测荷载横向分布系数比较
• 4.3 本章小结
• 第五章 带刚性现浇段空心板梁桥冲击系数研究
• 5.1 动载试验实测冲击系数
• 5.1.1 试验原理与方法
• 5.1.2 试验数据
• 5.2 冲击系数相关因素研究
• 5.2.1 实测值与基于跨长的规范计算值比较
• 5.2.2 μ-f 关系研究
• 5.2.3 μ-v 关系研究
• 5.2.4 冲击系数与孔位关系研究
• 5.2.5 影响冲击系数的其他因素
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文