城市Y字形连续钢箱梁立交桥结构分析与优化研究

论文摘要

本论文对成都市沙河堡新客站三环立交D匝道Y字形连续钢箱梁桥进行结构分析和优化研究。论文首先简要介绍几座典型Y字形立交桥结构特点,阐明论文研究的工程背景；采用大型有限元分析软件ALGOR建立基于块单元和板单元的全桥详细单元模型,共713085个单元；详细计算分析运营阶段汽车荷载、温度荷载等单独作用及49种荷载组合作用的全桥各板件应力分布；针对原设计中部分板件应力过大问题,采取增加底板厚度、腹板厚度、横隔板厚度和增加纵肋的方法对其调整优化,并计算分析优化方案的全桥各板件应力分布；利用稀疏矩阵法计算桥梁的固有频率和振型,利用反应谱方法对结构的地震响应进行计算分析；论文运用大型有限元软件MIDAS/CIVIL2010,对Y字形桥梁分岔部位使用不同的模拟方法,建立3种基于梁单元的全桥有限元模型,分别用反应谱方法和时程分析方法对结构的地震响应进行计算分析,并与详细单元模型计算结果进行对比分析；最后,针对桥墩施工偏位问题,对桥梁板件局部应力进行计算分析,得到问题解决方法。由此,作者较清晰地认识了Y字形连续钢箱梁桥的的静力性能和动力性能,掌握了运用有限元软件对复杂桥梁结构的计算分析方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 几座Y字形城市立交桥
• 1.3 工程背景及桥梁设计方案
• 1.3.1 工程背景介绍
• 1.3.2 设计方案
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 桥梁详细单元模型
• 2.1 有限元建模基本方法
• 2.2 横隔板模拟
• 2.3 顶板模拟
• 2.4 底板模拟
• 2.5 腹板模拟
• 2.6 纵向加劲肋模拟
• 2.7 边界条件模拟
• 2.8 小结
• 第3章 桥梁运营阶段计算分析
• 3.1 运营阶段荷载工况
• 3.1.1 汽车荷载
• 3.1.2 结构系统升温和降温
• 3.1.3 温度梯度
• 3.2 恒载作用计算分析
• 3.2.1 位移计算分析
• 3.2.2 应力计算分析
• 3.3 汽车荷载作用计算分析
• 3.3.1 位移计算分析
• 3.3.2 应力计算分析
• 3.4 系统温度作用计算分析
• 3.4.1 位移计算分析
• 3.4.2 应力计算分析
• 3.5 温度梯度作用计算分析
• 3.5.1 位移计算分析
• 3.5.2 应力计算分析
• 3.6 荷载组合作用应力计算分析
• 3.7 小结
• 第4章 桥梁优化设计方案计算分析
• 4.1 引言
• 4.2 优化设计方案
• 4.3 恒载和汽车荷载作用位移分析
• 4.4 恒载和汽车荷载作用应力分析
• 4.5 小结
• 第5章 桥梁地震计算分析
• 5.1 引言
• 5.2 自振特性分析
• 5.3 地震反应谱计算分析
• 5.3.1 反应谱分析理论
• 5.3.2 输入地震动
• 5.3.3 反应谱振型分析
• 5.3.4 反应谱应力计算及组合分析
• 5.4 基于梁单元的抗震计算分析
• 5.4.1 固有振动特性计算
• 5.4.2 反应谱计算分析
• 5.4.3 时程计算分析
• 5.5 小结
• 第6章 桥墩施工偏位问题及其解决方案探讨
• 6.1 引言
• 6.2 解决方案
• 6.3 桥梁板件局部应力计算分析
• 6.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目