论文题目：小半径钢箱-砼组合曲线梁桥空间效应分析
摘要：随着高速公路和市政交通基础设施的迅猛建设与发展,社会对交通设施的要求日益增高,公路桥梁和市政桥梁建设迎来转型升级,钢箱-混凝土组合结构作为新型结构逐步应用于城市立交与高速互通匝道桥。由于受到场地的限制,立交与互通匝道桥梁多为半径较小的曲线桥梁。小半径钢箱-混凝土组合曲线梁桥作为一种空间结构在“弯扭耦合”和“钢混组合”的双重影响下,其空间效应十分显著,因此受到学术界和工程界长期关注。本文以某高速互通匝道桥为工程背景,对小半径钢箱-混凝土组合曲线梁桥开展了空间模拟方法、偏载效应和抗倾覆性能研究,主要研究内容及成果如下:1)总结归纳了曲线桥梁的受力特点与不同分析方法,根据依托工程运用空间三维有限元模拟方法探讨了梁格模型和板壳-实体模型对钢箱-混凝土组合梁的模拟精度,通过分析两种模型计算所得的正应力、挠度及支座反力结果,对比验证了所建立模型的正确性,明确了两种建模方式的适用范围并揭示该类桥型结构的受力机理。2)针对钢箱-混凝土组合曲线桥内外箱梁受力、变形的差异性问题,运用Midas/FEA建立了基于板壳-实体法的空间仿真模型,通过单、双车道荷载的正载与偏载作用,分析了组合曲线梁桥的桥面板应力和内外箱梁各控制截面的应力、挠度及各自对应的偏载系数,给出了主梁偏载系数沿纵桥向的取值建议,探讨了曲率半径、高跨比、腹板厚度、底板厚度等基本参数对主梁跨中截面的应力、挠度及偏载系数影响规律,为类似桥梁的设计工作提供参考。3)针对钢箱-混凝土组合曲线桥在空间受力过程中内外侧支座反力不均匀的特点,运用Midas/civil建立了基于梁格法的空间梁单元模型,以支反力为参考依据,对小半径钢箱-混凝土组合曲线梁桥进行抗倾覆性能研究,并以汽车超载程度、支座间距、边中跨比、曲率半径为参数,分析了各项参数对支座反力和抗倾覆稳定系数的影响规律,提出增大支座间距、减小边中跨比、增大曲率半径均能有效提高抗倾覆性能。
关键词：曲线桥;钢箱-混凝土组合梁;空间模拟方法;偏载效应;抗倾覆性能
学科专业：桥梁与隧道工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 曲线组合梁研究发展与现状
1.2.1 国外曲线组合梁研究发展与现状
1.2.2 国内曲线组合梁研究发展与现状
1.3 主要研究内容与技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
第二章 曲线梁桥的计算理论与方法
2.1 曲线桥基本受力特点
2.2 经典解析法
2.2.1 纯扭转理论
2.2.2 翘曲扭转理论
2.2.3 比拟异性板理论
2.3 有限元法
2.3.1 单梁单元法
2.3.2 梁格单元法
2.3.3 板壳单元法
2.3.4 实体单元法
2.3.5 板壳-实体单元法
2.4 本章小结
第三章 小半径钢箱-砼组合曲线梁桥空间模拟方法研究
3.1 概述
3.2 本文工程背景
3.3 有限元模型建立
3.3.1 梁格模型
3.3.2 板壳-实体模型
3.4 成桥状态对比分析
3.4.1 支座反力分析
3.4.2 挠度分析
3.4.3 应力分析
3.5 本章小结
第四章 基于板壳-实体法的偏载效应研究
4.1 概述
4.2 荷载布置方案
4.3 组合桥面板的空间应力分析
4.3.1 单车道荷载作用下的应力分析
4.3.2 双车道荷载作用下的应力分析
4.4 钢主梁偏载效应研究
4.4.1 偏载系数简化计算方法
4.4.2 偏载系数定义
4.4.3 偏载系数分析
4.5 钢主梁偏载效应的参数影响分析
4.5.1 曲率半径
4.5.2 高跨比
4.5.3 腹板厚度
4.5.4 底板厚度
4.6 本章小结
第五章 基于梁格法的抗倾覆性能研究
5.1 概述
5.2 桥梁倾覆破坏机理
5.3 钢箱-砼组合曲线梁桥抗倾覆计算
5.3.1 国内规范关于抗倾覆计算规定
5.3.2 偏载作用下的抗倾覆计算
5.4 钢箱-砼组合曲线梁桥抗倾覆性能影响因素分析
5.4.1 汽车超载程度
5.4.2 支座间距
5.4.3 边中跨比
5.4.4 曲率半径
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
主要参与的项目