跨地裂缝钢筋混凝土桥梁破坏机理的物理模型试验

论文摘要

大力发展交通运输事业,是加速实现四个现代化的保证。在公路、铁路、城市和农村道路交通以及水利等建设中,为了跨越各种障碍或是建立立体化的交通,必须修建各种类型的桥梁,从而使其成为陆路交通中的重要组成部分。在我国公路交通中,混凝土桥梁(预应力混凝土桥梁与钢筋混凝土桥梁)是最主要的桥梁形式。随着西安城市规模的快速发展,西安交通也迅速发展起来。但是从上世纪70年代后期开始,由于自然和人为等因素的作用和影响,西安先后出现了14条地裂缝带,并且还在不断发展中。它们对已建的某些桥梁产生了显著影响。因此探究地裂缝对桥梁结构的影响机制、桥梁跨越地裂缝带破坏模式等问题意义深远。本文研究工作得到国家自然科学基金重点项目(40534021)资助。通过钢筋混凝土桥梁跨越地裂缝的大型(1:5)结构模型试验,利用沉降平台模拟地裂缝活动,采用沉降杯、高精水准仪、钢弦式压力盒、位移计、应变片等测试元件,研究西安典型地层埋深12.5m范围内地裂缝活动对钢筋混凝土桥梁的影响机制,得出混凝土桥梁在地裂缝带影响下的应力应变特征,确定混凝土桥梁的受力模式,为混凝土桥梁跨越地裂缝段的结构措施提供科学依据。用ANSYS有限元软件建立地裂缝与混凝土桥梁的数值模型,通过数值计算,分析混凝土桥梁结构在地裂缝影响下的受力及变形情况,并与模型试验所得结果进行对比,为市政工程中通过地裂缝段的桥梁设计提供试验依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 地裂缝国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 西安地裂缝的特征
• 2.1 地裂缝分布状况
• 2.2 西安地裂缝的形成机制
• 2.3 西安地裂缝的特征
• 2.3.1 西安地裂缝的基本特征
• 2.3.2 西安地裂缝的活动特征
• 2.4 在地裂缝影响下桥梁发生的破坏模式
• 2.4.1 现有的跨地裂缝的桥梁破坏分析
• 2.4.2 破坏模式分析
• 第三章 结构模型试验原理及设计
• 3.1 模型试验意义及相似原理
• 3.1.1 模型试验的意义
• 3.1.2 相似原理
• 3.2 桥梁模型试验设计
• 3.2.1 试验平台
• 3.2.2 桥梁模型试验的目的
• 3.2.3 试验原理
• 3.2.4 试验模型设计
• 3.3 数据采集
• 3.3.1 沉降的观测
• 3.3.2 土压力的测量
• 3.3.3 应变片的布设
• 3.4 试验步骤
• 第四章 模型试验数据分析
• 4.1 土体沉降分析
• 4.1.1 地面沉降
• 4.1.2 沉降杯数据分析
• 4.2 土体开挖后的沉降
• 4.3 土压力分析
• 4.4 固定端梁桥的受力分析
• 4.5 固定端梁桥结构的变形破坏情况
• 4.6 简支梁桥结构的受力分析
• 4.7 简支梁桥结构的变形破坏情况
• 第五章 有限元模拟
• 5.1 ANSYS 的基本原理及求解步骤
• 5.1.1 ANSYS 有限元程序简介
• 5.1.2 基本原理
• 5.2 求解步骤
• 5.2.1 创建有限元模型
• 5.2.2 加荷和求解过程
• 5.2.5 计算结果查看
• 5.3 桥梁有限元模型
• 5.3.1 有限元模型
• 5.3.2 边界条件、约束
• 5.3.3 桥梁模型结果分析
• 5.4 有限元数值模拟与模型试验比较
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢