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高墩大跨连续刚构桥的力学性能研究

马熙伦  
【摘要】: 连续刚构桥结合了连续梁与T型刚构的优点,墩、梁、基础三者固结联为一体共同受力,外型尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,具有较好的技术经济性,是目前比较有竞争力的桥型之一。 本文以一高墩大跨连续刚构桥——红旗大桥为背景,对其所体现的一些力学性能进行了分析研究。 论文对红旗大桥施工阶段的三个状态的结构内力进行了分析研究,即最大悬臂状态的结构内力分析、边跨合拢状态的结构内力分析和成桥状态的结构内力分析,给出了结构的内力图,得出连续刚构桥最大受力位置。针对红旗大桥最大受力位置,也就是墩梁固结处的应力进行了局部应力分析研究,检查成桥阶段设计桥梁在该处的应力分布情况,并给出建议。 对红旗大桥成桥状态下主梁箱梁上的剪力滞效应进行了分析研究,得出各计算截面在恒载作用下的应力分布状况,分别用三杆比拟法和空间有限元法计算恒载作用下桥梁各控制截面的剪力滞系数,得出纵向各计算截面的剪力滞系数变化图。 对红旗大桥的动力特性进行了分析研究,给出了桥梁的自振频率,并分析了该桥在不同自振频率下的模态,得出了该桥的动力特性。红旗大桥主墩很高,因此对桥梁结构进行屈曲稳定性分析研究是很有必要的,文章对桥梁的四个典型施工状态的屈曲稳定性进行了初步分析,即最高墩的自体屈曲稳定性分析,最大悬臂状态屈曲稳定性分析,边跨合拢后的屈曲稳定性分析和全桥合拢后的屈曲稳定性分析,算出了四个状态的稳定安全系数,并初步断定最大悬臂状态是结构最不稳定状态。 由于红旗大桥是建设在西南山区地震频发地区的高墩大跨连续刚构桥,所以对该桥在相当于设计烈度7的地震力作用下进行地震反应分析研究是很重要的,地震反应分析包括反应谱分析和时程反应分析,并取两者计算结果的最大值用来做抗震分析,得出桥墩应按地震力控制设计的结论。 论文中根据红旗大桥的结构形式,采用DoctorBridge、Midas和Ansys大型有限元软件对其建立了二维的或三维的、杆梁的或板壳的、局部的或全桥的有限元模型进行计算,采用AntoCAD、Origin软件进行了图形处理,对这些计算结果进行了分析,研究了红旗大桥所表现的一些力学特性,为同类桥梁的力学性能分析提供参考。


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