超斜T梁桥受力特性分析及其设计优化

论文摘要

由于公路路线设计规范的修改,使斜桥在公路与城市道路中得以广泛应用,斜交角大于45。的超斜T梁桥也较常见。而超斜T梁桥支反力的分布以及扭矩效应等受力特性尚需进一步探讨。本文采用广义梁格理论,利用Matlab数学工具,可以得出任意斜交角的简支T梁(5片)桥在集中荷载作用下任意截面内力、变形值。再用Midas软件建立了全桥的梁格模型和实体模型。选择适宜的参数,能使正桥理论计算结果同于模拟结果,但随着斜交角的增大,误差将增大,特别超斜T梁桥其误差更大,证明不能简单用广义梁格理论求解超斜T梁桥内力。在梁格模型上施加自重均布荷载,改变斜交角,研究了超斜T梁桥的支反力、弯矩、扭矩的变化的规律,即：同正桥相比,随着斜交角增大,钝角反力、扭矩增大,而弯矩减小,当斜交角为70。时,钝角最大支座反力是直梁桥的2.4倍,是最小支反力的6.6倍；最大扭矩为直梁桥的270倍；边梁最大弯矩比直梁桥减少了17.8%,中梁最大弯矩比直梁桥减小了58.4%。文中提出设置软支座可使超斜T梁桥反力分布均匀,扭矩显著降低,并给出了设置原则,通过对不同超斜T梁桥的计算得以验证。最后提出了用空气弹簧原理设置软支座的构思。

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第1章绪论

1.1 斜梁桥的应用

1.2 斜梁桥的研究现状

1.2.1 解析法

1.2.2 数值模拟

1.3 斜梁桥的受力特性

1.4 本文研究的目的、内容和意义

第2章斜T梁桥内力解析

2.1 广义梁格法横梁内力解析

2.1.1 力学计算图示

2.1.2 力学平衡方程

2.2 纵向单主梁内力解析

2.2.1 力学计算图示

2.2.2 竖向集中荷载P作用下的内力

2.2.3 集中扭矩T作用下的内力

2.3 纵向单主梁变形解析

2.3.1 竖向集中荷载P作用下的变形

2.3.3 集中扭矩T作用下的变形

wR_i、C_{wT_i}、C_{φR_i}、C_{φT_i}系数求算'>2.3.4 C_{wR_i}、C_{wT_i}、C_{φR_i}、C_{φT_i}系数求算

2.4 本章小结

第3章斜T梁桥数值模拟

3.1 Midas梁格模型

3.1.1 梁格划分及截面选择

3.1.2 边界条件

3.2 Midas实体模型

3.3 本章小结

第4章集中荷载作用下的斜T梁桥

4.1 斜T梁桥内力理论值

4.2 斜T梁桥内力数值模拟值

4.2.1 正T梁桥的梁格、实体模型内力

4.2.2 斜T梁桥梁格模型内力

4.3 斜T梁桥内力的理论、数值解对比分析

4.4 本章小结

第5章均布荷载作用下的斜T梁桥

5.1 均布荷载作用下的支反力

5.2 均布荷载作用下的弯矩

5.3 均布荷载作用下的扭矩

5.4 本章小结

第6章设置软支座改善超斜T梁桥的受力

6.1 软支座的提出和设置原则

6.1.1 软支座的提出

6.1.2 软支座的设置原则

6.1.3 设置软支座的斜T梁桥受力

6.2 软支座设计构思

6.3 本章小结

第7章结论

参考文献

致谢

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