弯梁桥的结构理论分析及支承形式研究

论文摘要

随着我国公路和城市道路的迅速发展,高架道路及立体交叉工程愈来愈多,弯梁桥的运用越来越广泛。与直线梁桥相比,弯梁桥存在着弯矩和扭矩互相耦合的独特力学性质。弯梁桥不同的支承形式将直接影响到全桥的内力分布,支承形式的改变,会使弯梁桥的弯扭耦合程度也发生改变。在弯梁桥的设计中,通过选择合适的支承形式可以调整截面的受力状态,有利于弯梁桥的优化设计,可获得显著的经济效益。本文总结了弯梁桥的四种计算理论,并在符拉索夫方程的基础上,给出了简支超静定弯梁桥的闭合解以及有限差分法数值解;详细地研究了梁格法等效模拟箱梁的基本理论,从梁格网格划分、截面特性计算及输出结果处理等方面进行了系统分析,探讨采用梁格法分析弯箱梁时较为合理的网格划分方法,以及合理的梁格刚度等效原则和计算结果的处理方法。基于梁格法原理,运用MIDAS/Civil有限元软件建立梁格模型,分析了不同的支承形式对弯梁桥结构的影响,得出支承形式的改变对弯梁桥扭矩的影响很大,而对剪力和弯矩的影响微小的结论;提出了通过预设支座偏心、减小扭转跨径和拉大端支座间距的方法,以增强弯梁桥的抗扭能力;对具有不同中支座偏心距的弯梁桥进行分析计算,得出适当选取支座预偏心,可以使得梁端支承点不脱空、内侧支座不出现负反力,可以使得弯梁桥的扭矩满足最大值与最小值接近相等;最后总结了弯梁桥应当如何布置支承体系,以保证支承约束既能适应弯梁桥的受力和变形,又能保证结构的安全稳定;提出了施工温度不同时对支座进行偏心调整的措施,为弯梁桥的设计和同类工程的处理提供参考和借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 弯梁桥的应用和发展概况
• 1.2 弯梁桥的研究现状
• 1.3 弯梁桥的形式和力学特点
• 1.3.1 弯梁桥的形式
• 1.3.2 弯梁桥的力学特点
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 弯梁桥的计算理论与方法
• 2.1 弯梁桥的纯扭转理论
• 2.2 弯梁桥的翘曲扭转理论
• 2.2.1 符拉索夫方程
• 2.2.2 简支超静定弯梁桥的闭合解
• 2.2.3 有限差分法分析弯梁桥
• 2.3 有限元法
• 2.4 梁格法
• 2.4.1 梁格法的基本原理
• 2.4.2 梁格网格划分与截面常数计算
• 2.4.3 梁格输出结果处理
• 2.5 本章小结
• 第三章 弯梁桥的支承形式对结构的影响
• 3.1 结构描述与模型建立
• 3.1.1 结构描述
• 3.1.2 计算模型的建立
• 3.2 支承形式对弯梁桥内力的影响
• 3.3 支承形式对弯梁桥挠度和支座竖向反力的影响
• 3.3.1 对挠度的影响
• 3.3.2 对支座竖向反力的影响
• 3.4 支承形式对温度荷载下变形和受力的影响
• 3.4.1 对轴向位移和径向位移的影响
• 3.4.2 对支座水平力和梁端转角的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 弯梁桥的支承布置
• 4.1 合理采用独柱墩
• 4.2 合理设置径向限位措施和选用支座
• 4.2.1 径向限位措施的设置
• 4.2.2 支座的合理选用
• 4.3 预设支座偏心增强弯梁桥的抗扭能力
• 4.3.1 支座预偏心改善扭矩分布的原理
• 4.3.2 预设支座偏心的方法
• 4.3.3 支座偏心对挠度和支座竖向反力的影响
• 4.3.4 支座偏心对内力的影响
• 4.4 减小扭转跨径增强弯梁桥的抗扭能力
• 4.5 拉大端支座间距增强弯梁桥的抗扭能力
• 4.6 随施工温度的不同进行支座的偏心调整
• 4.7 支承布置的方法和原则
• 4.8 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢