整体式桥台桥梁的简化计算模型与受力性能研究

论文摘要

鉴于目前无伸缩缝桥梁的设计方法基本上是依赖于经验和不完整的技术文献,能收集到的该类桥梁的实桥测试成果较少,而整体式桥台桥梁是世界各国研究最广、应用形式最多的无伸缩缝桥梁,为此本文较为系统地开展了整体式桥台桥梁的简化计算方法、受力性能和实桥静动载试验的研究,主要进行了以下几个方面的研究工作: 1.提出整体式桥台桥梁在各阶段的计算模型,在使用阶段提出三维框架简化计算模型,简化结构分析,为整体式桥台桥梁的推广应用提供设计计算的依据。2.考虑台后填土对桥台的非线性作用以及上部结构、桥台和台后填土对桩基础的等代桩长的影响,首次提出计算整体式桥台桥梁的桩基础的等代桩长和台后土压力的计算模型,并以福建省永春县上坂大桥为工程背景探讨了对该计算模型的应用。3.利用提出的计算桩基础的等代桩长和台后土压力的计算模型,在ANSYS的基础上进行二次开发,编制了等代桩长和台后土压力的专用分析程序IABS,并利用IABS分析下部结构刚度对等代桩长和台后土压力的影响。4.以上坂大桥为工程背景,进行整体式桥台桥梁的静动载测试试验,在此基础上提出整体式桥台桥梁的ANSYS有限元计算模型。结果表明该有限元模型具有较好的可靠性,可用于整体式桥台桥梁的静动力特性计算。5.利用提出的ANSYS有限元计算模型,以上坂大桥为工程背景对三维框架简化计算模型进行可靠性分析。结果表明,三维框架简化计算模型具有较好的可靠性,可适用于整体式桥台桥梁的设计计算。6.通过上坂大桥的静动载测试试验研究整体式桥台桥梁在静动载作用下的受力性能,并利用提出的ANSYS有限元计算模型研究整体式桥台桥梁荷载的纵横向分布,以及分析下部结构刚度对整体式桥台桥梁受力性能的影响。通过研究分析,提出可供整体式桥台桥梁工程设计的若干建议。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 无伸缩缝桥梁概念的提出
• 1.2 无伸缩缝桥梁的结构形式
• 1.2.1 采用滑动接缝的无伸缩缝桥梁
• 1.2.2 不设桥台的无伸缩缝桥梁
• 1.2.3 自适应变形的无伸缩缝曲线桥梁
• 1.2.4 半整体式桥台的无伸缩缝桥梁（简称半整体式桥台桥梁）
• 1.2.5 整体式桥台的无伸缩缝桥梁（简称整体式桥台桥梁）
• 1.3 无伸缩缝桥梁的发展概况
• 1.3.1 国外发展概况
• 1.3.2 国内发展概况
• 1.4 无伸缩缝桥梁的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 课题提出
• 1.6 研究思路、主要贡献和创新之处
• 1.6.1 研究思路
• 1.6.2 主要贡献和创新之处
• 第二章 整体式桥台桥梁的简化计算模型研究
• 2.1 整体式桥台桥梁已有的简化计算模型
• 2.1.1 二维连续梁计算模型
• 2.1.2 采用等代桩长的二维框架计算模型
• 2.1.3 二维弹簧～框架计算模型
• 2.1.4 采用等代桩长的三维弹簧～框架计算模型
• 2.1.5 三维弹簧～框架计算模型
• 2.2 本文提出的简化计算模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 等代桩长与台后土压力的计算研究
• 3.1 整体式桥台桥梁台后土压力的已有简化计算方法
• 3.1.1 Burke 和Chen 的修正系数
• 3.1.2 George 等人的计算公式
• 3.1.3 Dicleli 的简化计算公式
• 3.1.4 离散的温克尔土弹簧模型
• 3.2 整体式桥台桥梁桩土相互作用的已有计算方法
• 3.2.1 太沙基法
• 3.2.2 “m”法
• 3.2.3 完全弹塑性的p～y 曲线法
• 3.2.4 Matlock 的p～y 曲线法
• 3.2.5 Reese、Cox 和Koop 的p～y 曲线法
• 3.2.6 API-RP 2A 的p～y 曲线法
• 3.2.7 Sullivan、Reese 和Fenske 的p～y 曲线法
• 3.2.8 Lowell、Yang 和Tinsae 的p～y 曲线法
• 3.3 等代桩长与台后土压力的计算模型
• 3.4 等代桩长与台后土压力计算模型的应用研究
• 3.4.1 上坂大桥概述
• 3.4.2 有限元模型的建立
• 3.4.3 荷载工况分析
• 3.4.4 计算模型的应用研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 专用分析程序IABS及参数分析
• 4.1 基于ANSYS 的二次开发专用分析程序IABS
• 4.1.1 IABS 的功能特点
• 4.1.2 IABS 简介
• 4.2 等代桩长与台后土压力合力的影响因素分析
• 4.2.1 桥台刚度
• 4.2.2 桥台桩基础刚度
• 4.3 本章小结
• 第五章 实桥试验与有限元计算模型研究
• 5.1 实桥试验
• 5.1.1 静载试验
• 5.1.2 动载试验
• 5.2 ANSYS 有限元计算模型
• 5.3 结果分析与比较
• 5.3.1 挠度分析
• 5.3.2 自振特性分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 三维框架简化计算模型的可靠性分析
• 6.1 有限元模型的建立
• 6.2 计算工况
• 6.3 计算结果分析与比较
• 6.4 本章小结
• 第七章 整体式桥台桥梁的受力性能研究
• 7.1 自振特性分析
• 7.2 强迫振动特性分析
• 7.2.1 无障碍行车试验
• 7.2.2 跳车试验
• 7.3 荷载纵横向分布研究
• 7.4 下部结构刚度影响分析
• 7.4.1 主梁受力分析
• 7.4.2 主梁伸缩量分析
• 7.4.3 桥台桩基础受力分析
• 7.4.4 结构动力特性分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 结束语
• 8.1 主要结论
• 8.2 研究展望
• 参考文献
• 附录:二次开发专用分析程序IABS
• 个人简历、在学期间发表学术论文及科研情况
• 致谢