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曲线梁桥的受力性能分析与支承优化设计

袁波  
【摘要】:曲线梁桥以其线型灵活、外型美观、展线长度短、行车条件好等诸多的优点而成为现代交通工程中的一种必不可少的重要桥型。曲线梁桥已被广泛的用于城市立交桥、高速公路立交桥、大桥引道以及山区公路。为了满足我国日益增大的交通需求,必然还会有越来越多的曲线梁桥被建造起来。然而近年来,我国的曲线梁桥工程事故常有发生,并且我国现在还没有曲线梁桥设计的相关规范。因此,需要对曲线梁桥作进一步的研究。 鉴于此,本文做了如下的工作: 1)介绍了曲线梁桥的温度梯度模式。从保证曲线梁桥在温度梯度作用下的安全性角度出发,建议在计算曲线梁桥的温度梯度效应的同时考虑曲线梁桥的竖向温度梯度和横向温度梯度。 2)运用有限元法对不同的支承体系的曲线梁桥在各种静力荷载作用下的受力情况作了分析。通过分析发现,由于曲线梁桥特有的“弯扭耦合”效应,曲线梁桥在竖向荷载、预应力荷载以及竖向温度梯度作用下会产生很大的扭矩,并且这三种荷载所产生的扭矩在同一数量级上。抗扭墩的支座由于抵抗曲线梁桥的扭矩容易导致其内侧支座出现负反力的情况,进而酿成支座托空的工程事故。在整体升温和横向温度梯度作用下会曲线梁桥支座会产生较大水平剪力。最后还发现全抗扭支座布设方案并非曲线梁桥最好的支座布设方案,确定适当的抗扭跨径并对点铰支座设置预偏心更有利于曲线梁桥的受力。 3)对曲线梁桥支座偏心优化设计进行了探讨。引入了Powell快速算法计算点铰支座的最优偏心值,并提出了一种计算抗扭支座偏心值的方法。最后作者用C#语言编制了计算支座偏心值的程序,具有一定的工程实用价值。 4)用振型分解应谱法对曲线梁桥进行了抗震分析。研究表明,在地震作用下,曲线梁桥上部结构的内力和竖向支座反力比直线桥的小,而曲线梁桥支座的水平剪力却比直线桥的大。


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