预应力混凝土空心板桥拓宽改造结构性能分析

论文摘要

随着我国交通事业的发展,公路交通量不断增长,一些在役公路和桥梁已不能满足当前的使用要求,因此对公路和桥梁进行拓宽改造迫在眉睫。预应力混凝土空心板桥是我国各级公路中、小跨径桥梁应用最多的桥型。科学、适用、经济合理地进行空心板桥的拓宽改造,对节省工程投资和创造良好的社会经济效益意义重大。本文以京珠高速公路郑州至漯河段北马沟中桥为例,对简支空心板桥的拓宽改造进行了深入研究,主要研究内容如下：(1)分析对比国内外各种桥梁拓宽方案,结合北马沟中桥拓宽宽实际情况,利用ANSYS有限元软件,建立拓宽前后空心板桥的空间有限元模型,对拓宽前后空心板桥的动力性能进行分析,并对北马沟中桥进行了环境振动试验,通过有限元分析结果与实验结果的对比,验证了北马沟中桥拓宽方案的合理性。(2)考虑新旧桥基础沉降的不一致性,结合不同沉降工况,分析基础不均匀沉降对拓宽后桥梁的影响,提出了桥梁拓宽过程中的沉降控制指标和消除不均匀沉降的方法。(3)考虑新浇注混凝土的收缩徐变性能,利用ANSYS的金属蠕变功能对拓宽部分桥梁空心板进行收缩徐变分析,给出了具有指导意义的合理存梁时间,保证新旧桥完好拼接。(4)对空心板桥在自重、预应力及车辆荷载作用下的结构变形和受力进行分析,整体把握桥梁结构变形及受力性能,结合设计规范,提出了空心板桥拓宽改造中合理的设计和施工建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 高速公路桥梁拓宽改造的背景与意义
• 1.2 公路桥梁拓宽研究技术国内外概况
• 1.3 空心板桥梁拓宽技术现状和主要问题
• 1.3.1 空心板桥梁拓宽现状
• 1.3.2 空心板桥拓宽存在的主要问题
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 本文依托工程概况
• 1.5.1 郑漯高速公路桥梁拓宽改造的背景与现状
• 1.5.2 北马沟中桥拓宽连接方案
• 2 各种作用下桥梁结构受力性能分析
• 2.1 ANSYS功能简介
• 2.1.1 ANSYS能够完成的结构分析
• 2.1.2 ANSYS分析问题的基本过程
• 2.2 新旧空心板桥有限元计算模型的建立
• 2.3 自重和预应力作用效应分析
• 2.4 汽车荷载作用效应分析
• 2.4.1 加载工况
• 2.4.2 挠度和应力控制点
• 2.4.3 挠度计算结果分析
• 2.4.4 空心板纵向应力分析
• 2.5 本章小结
• 3 拓宽前后桥梁的动力特性分析
• 3.1 动力分析的意义
• 3.2 动力学原理
• 3.3 北马沟中桥动力特性空间有限元分析
• 3.4 现场振动试验
• 3.4.1 振动试验简述
• 3.4.2 工程概况
• 3.4.3 环境振动测试仪器
• 3.4.4 测点布置
• 3.4.5 试验过程
• 3.4.6 试验数据分析方法
• 3.4.7 试验数据分析结果
• 3.5 本章小结
• 4 新旧桥梁在不均匀沉降作用下的结构性能分析
• 4.1 不均匀沉降对拓宽桥梁的影响
• 4.2 不均匀沉降计算方法概述
• 4.3 不均匀沉降计算分析
• 4.3.1 基本假定
• 4.3.2 计算工况
• 4.3.3 计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 混凝土收缩俆变作用下的结构性能分析
• 5.1 概述
• 5.2 混凝土收缩徐变原理及计算方法
• 5.2.1 混凝土收缩徐变的原理
• 5.2.2 混凝土收缩徐变的计算理论
• 5.3 ANSYS中的俆变分析方法
• 5.3.1 ANSYS中的徐变理论
• 5.3.2 徐变方程的选取
• 5.3.3 材料常数的确定
• 5.4 混凝土俆变计算
• 5.4.1 工程概况
• 5.4.2 俆变系数及常数的确定
• 5.4.3 混凝土收缩俆变分析结果
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要工作与结论
• 6.2 主要创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢