先简支后连续桥梁的静动力学性能研究

论文摘要

随着我国高速公路建设的迅猛发展,桥梁的建造数量大幅度增加。先简支后连续桥梁具有良好的力学性能,便于标准化制作以及行驶的平顺性,在公路桥梁建设中得到广泛应用。该类桥在预制主梁和架设时属于简支静定结构,浇筑湿接头后结构变为连续梁体系,属于超静定结构,因此先简支后连续混凝土桥梁在施工阶段保留了简支梁的便捷,在运营阶段又达到了连续梁的承载能力。先简支后连续混凝土桥梁的受力性能一直是工程技术和科研人员关注的焦点。本文以某项目为研究背景,对先简支后连续桥梁的静动力性能等若干问题进行了分析。通过查阅大量国内外文献,作者了解了这一课题的国内外研究现状。由于国内外对该桥型的有限元分析还不多,本文在总结该桥理论分析的基础上,运用有限元软件,对桥梁进行有限元模拟和特性分析。主要研究内容包括:1、对简支梁的模拟方法进行探讨,总结预应力简支梁的模拟方法。并在此基础上,分析简支梁的受力特性,包括单片梁的承载能力,刚度折减系数和预应力钢筋的应力重分布情况,应力的分布情况等;并探讨了等效模量法在有限元分析中的应用,很好地将徐变问题等效为弹性问题,为精度要求不高的计算大大节省了时间。2、先简支后连续桥梁的空间分析,包括施工过程模拟和载荷分布情况两方面。对先简支后连续桥梁的施工过程进行模拟,考察其变形和内力情况,形象地介绍桥梁施工的过程和体系转化理论。针对施工中需要在不同施工阶段的梁桥上运输梁板,文章分析了裸梁的受力情况和不同横向连系情况下桥梁的载荷横向分布系数,校核在未完工梁桥上运输的安全性。3、对连续梁桥进行自振分析。主要讨论成桥内效应对桥梁结构动力特性的影响。采用子空间法得到了工程中一座3*30mT梁桥全桥模型的前20阶自振频率和振型,分析施工成桥内力对桥梁结构动力特性的影响。同时考察了桥墩高度对桥梁动力特性的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 先简支后连续梁的优点
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本论文的主要工作
• 第2章 先简支后结构连续梁桥的基本分析理论
• 2.1 概述
• 2.2 次内力分析理论
• 2.2.1 弯矩区预应力束张拉引起的次内力
• 2.2.2 徐变和收缩引起的结构次内力计算
• 2.3 体系转换的分析理论
• 2.4 结构分析的有限元法原理
• 2.4.1 平面有限元计算理论
• 2.4.2 空间有限元理论
• 第3章 单片梁的三维有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 T 梁的有限元研究方法讨论
• 3.2.1 预应力混凝土结构的选取
• 3.2.2 预应力的模拟方法
• 3.3 实例计算和预应力 T 梁受力特性分析
• 3.3.1 工程实例
• 3.3.2 ANSYS 中材料本构关系
• 3.3.2.1 本构模型
• 3.3.2.2 破坏准则
• 3.3.2.3 失效准则
• 3.3.3 有限元模型的建立
• 3.3.4 单元的选取
• 3.3.5 有限元模型
• 3.3.6 预应力T 梁的内力分布
• 3.3.7 预应力T 梁的承载能力分析
• 3.4 用ANSYS 方法计算T 梁的张拉徐变
• 3.4.1 计算原理
• 3.4.2 工程实例计算和结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 先简支后连续桥梁的空间分析
• 4.1 概述
• 4.2 施工过程的有限元模拟
• 4.2.1 体系转换原理
• 4.2.2 体系转换的有限元模拟
• 4.3 不同施工阶段的承载情况分析
• 4.3.1 裸梁上运输梁板的受力分析
• 4.3.2 梁板横向连系后的横向分布系数分析
• 4.3.2.1 10 片20m 空心板横向分布系数分析
• 4.3.2.2 梁板长度对横向分布系数影响分析
• 4.3.2.3 桥面宽度对横向分布系数影响分析
• 4.3.2.4 T 梁的横向分布系数分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 桥梁结构的动力特性分析
• 5.1 概述
• 5.2 桥梁结构的自振分析
• 5.2.1 有限元两种模型模态分析的比对
• 5.2.1.1 模型的建立
• 5.2.1.2 有限元计算结果
• 5.2.1.3 结果分析
• 5.2.2 桥墩高度对自振的影响
• 5.2.2.1 桥墩高度对自振性能的影响
• 5.2.2.2 高墩横向连系梁对自振性能的影响
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录）