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曲线梁桥日照温度场和离心力效应研究

郑国华  
【摘要】:近年来随着我国经济的发展,曲线梁桥在高速公路和城市立交桥中应用越来越广泛。在进行公路的平、纵、横三方面的设计时,曲线梁桥不仅能够做到平面顺畅合理,而且能满足人们的审美视觉要求,因此曲线梁桥被大量应用在实际工程中。但是由于对曲线梁桥受力机理认识不足,近年来曲线梁桥暴露出多种病害,特别是曲线梁桥的横向位移问题,在社会上产生很大的负面影响。国内外学者就引起曲线桥梁横向位移的原因进行广泛而深入地研究,结果表明,温度变化和汽车荷载的离心力效应是引起曲线梁桥横向位移的主要原因,但是温度变化和离心力效应对横向位移的影响,如曲线梁桥的受力机理、作用效应等形成却不明确,鲜有学者对车辆荷载引起的离心力进行详细地探讨。为进一步分析两者对曲线梁桥横向位移的影响,本论文对温度变化和离心力效应两个方面开展系列的分析和研究。(1)对于温度变化,本文研究日照温度对曲线梁桥横向位移的影响。与骤然降温和年温变化相比较,日照温度主要受到太阳辐射影响,时间上短时急变,分布上不均匀,局部应力大,最为复杂。本文探讨了曲线梁桥箱梁结构在自然环境下温度场计算的相关参数取值,对比了我国公路规范和铁路规范中正温度梯度的相关规定,并以S32西部沿海高速公路某匝道桥为研究对象,运用通用有限元软件MIDAS/FEA对曲线梁桥进行了二维温度场分析,得到箱梁结构的温度场分布规律,将分布规律用于全桥分析,最终得出曲线梁桥的温度场分布规律以及温度荷载作用下曲线梁桥横向位移的变化规律。(2)对于车辆荷载引起的离心力效应,本文首先介绍了国内规范有关离心力取值的计算方法,并与英国、美国规范进行比较。以S32西部沿海高速公路某匝道桥为研究对象,运用有限元软件MIDAS/Civil模拟汽车在曲线梁桥上行驶时所产生的离心力对支座横向滑移的影响,对比分析了不同数量汽车通过不同曲率半径曲线梁桥引起的离心力对桥梁支座横向滑移的影响程度。通过上述的研究工作,目的在于弄清引起曲线梁桥发生横向滑移的主要原因及其影响程度,希望对曲线梁桥的研究有一定的参考意义。


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