特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥受力特性研究

论文摘要

波形钢腹板PC组合箱梁桥因其优越的结构受力和施工性能及良好的经济效益已在国外得到迅速发展,近年来,这种桥梁结构型式在我国也得到发展和应用,国内已建成13座,包括正在建造共20余座,跨径分布也从小跨径向大跨径、特大跨径方向发展。目前,国内对这种桥梁结构形式的研究多集中于主跨小于40m的中小跨径,对特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥的研究相对较少,故本文以主跨160m的特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁连续刚构桥为研究对象,通过进行整体和局部数据模拟分析,对其受力特性进行研究。首先,在分析传统组合结构的抗扭转极限承载力的计算原理和方法的基础上,提出了波形钢腹板PC组合箱梁自由扭转极限承载力的简化计算方法并验证了该计算方法的可靠性。其次,对于特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥,预应力系统显得极为重要,同时结构中混凝土的收缩、徐变对结构的受力也有较大影响,为了确保特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构安全,研究分析了波形钢腹板PC组合箱梁结构中的预应力效应；温度梯度、温度变化、混凝土收缩、徐变对结构受力的影响程度。在特大跨径波形钢腹板PC组合箱梁桥中,墩梁固结处为其关键部位,为了深入了解该部分的受力情况,最后研究了墩梁固结处顶底板的应力分布和波形钢腹板的剪应力分布情况,为该处的设计提供有益的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 波形钢腹板PC组合箱梁桥的总体发展概况
• 1.2 波形钢腹板PC组合箱梁桥的结构构造
• 1.2.1 整体构造
• 1.2.2 波形钢腹板
• 1.2.3 体外预应力
• 1.2.4 波形钢腹板箱梁的结合部
• 1.3 波形钢腹板PC组合箱梁桥的技术特点
• 1.3.1 波形钢腹板PC组合箱梁桥的技术优势
• 1.3.2 波形钢腹板PC组合箱梁桥的不足之处
• 1.4 波形钢腹板PC组合箱梁的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 本文研究的背景与研究内容
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 波形钢腹板PC组合箱梁的受力性能
• 2.1 抗弯性能分析
• 2.1.1 波形钢腹板的变形及轴向刚度
• 2.1.2 抗弯刚度与拟平截面假定
• 2.2 抗剪性能分析
• 2.2.1 波形钢腹板的有效剪切模量
• 2.2.2 钢腹板的剪切屈曲稳定性
• 2.2.3 波形钢腹板实例的剪切屈曲计算
• 2.2.4 波形钢腹板的剪应力强度
• 2.3 抗扭性能分析
• 2.3.1 抗扭极限承载力简化计算公式推导
• 2.3.2 公式计算与实验值比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 特大跨径波形钢腹板PC连续刚构桥整体分析
• 3.1 桥梁概况
• 3.1.1 整体布置
• 3.1.2 主梁构造
• 3.1.3 波形钢腹板构造
• 3.1.4 波形钢腹板与混凝土顶底板的连接
• 3.1.5 波形钢腹板间的连接
• 3.1.6 材料属性
• 3.2 有限元模型
• 3.2.1 有限元模型构造
• 3.2.2 有限元模型参数比较
• 3.3 计算结果
• 3.3.1 预应力效应比较
• 3.3.2 收缩徐变引起的预应力损失比较
• 3.3.3 成桥状态时截面应力比较
• 3.3.4 温度梯度和温度变化时的应力比较
• 3.3.5 结构验算
• 3.4 结论
• 第四章 波形钢腹板PC组合箱梁桥局部分析
• 4.1 墩梁固结区的空间有限元模型
• 4.1.1 单元选择
• 4.1.2 建立有限元模型
• 4.2 墩梁固结区的局部分析
• 4.2.1 局部分析结果
• 4.2.2 整体模型截面应力提取
• 4.2.3 整体与局部模型截面应力比较
• 4.2.4 腹板剪应力分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果