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独柱支承连续曲线梁桥的稳定性研究以及支座优化设计

莫紫屿  
【摘要】:曲线梁桥的“弯—扭”耦合效应使得其在对称荷载作用下也会产生很大的扭转变形,在偏载作用下,效应更为明显。尤其对于中间点铰支座不传递扭矩的独柱支承曲线梁桥来说,其梁端扭矩极其巨大,过大的扭转变形必将导致该类桥梁的稳定性储备不足的问题。因此,在独柱支承曲线梁桥的设计过程中,如何改善其受力状态以及提高结构的稳定性是首要解决的问题。再者,通过支座优化设计可以有效改善该类桥梁的受力状态。本文根据已有理论的基础上,采用数值模拟的方法对影响曲线梁桥受力特性的主要因素进行分析,并对独柱支承曲线梁桥支座优化设计进行深入的研究。主要完成的工作如下:(1)阐述了曲线梁桥的应用概况以及工程事故概况,进一步提出了独柱支承曲线梁桥存在的问题;(2)通过建立曲线梁微段的平衡方程、几何方程以及曲线梁内力与变形的关系推导出三个用位移分量表示的曲线梁平衡微分方程,进一步得出影响结构受力特性的主要因素;(3)通过建立相同跨径组合的直线梁桥以及曲线梁桥的有限元模型,对其内力、变形以及支反力进行对比,得到曲线梁桥独有的受力特点;通过对曲线梁桥抗倾覆稳定性验算依据的相关介绍以及验算方法的对比,得出一种偏于安全的验算方法;(4)通过设置曲率半径及跨中横隔梁数为参数,改变其取值,研究曲率半径对曲线梁桥受力特性的影响以及横隔梁布置对减小截面畸变作用的贡献,最后探讨二者对结构抗倾覆稳定性的影响;(5)介绍曲线梁桥常用的三种支座设置方法,通过改变其支承形式,对比不同支承形式对结构受力特性以及抗倾覆稳定性的影响;(6)介绍支座偏心调整独柱支承曲线梁桥扭矩的原理及方法;通过设置中支点预偏心距和端支座横向间距为参数,改变其取值,分析中支座预偏心及端支座横向间距对结构受力特性及抗倾覆稳定性的影响;并得出不同曲率半径独柱支承曲线梁桥支座优化目标的确定原则。


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