高墩大跨径连续刚构桥桥墩结构型式研究

论文摘要

本文在分析国内外稳定理论研究发展及现状的基础上,指出稳定问题同强度问题一样,在高墩大跨径桥梁中具有特别重要的意义,从而引出本文的研究内容。简要介绍了结构的两类稳定问题,指出实际工程结构中的稳定问题多为第二类稳定问题,而且只有通过对结构几何非线性和材料非线性本构关系的研究,才能深入揭示复杂稳定问题的实质。运用能量原理推导等截面高墩自体稳定临界荷载和悬臂施工阶段高墩稳定临界荷载的近似求解公式。给出了高墩大跨径连续刚构桥稳定性的有限元求解思路、方法以及基本步骤。介绍了桥梁结构的温度效应,并利用位移法推导了温度效应对多跨连续刚构桥内力的影响,表明温度效应产生的内力跟墩梁的刚度、长度等多种因素有关。接着结合温度效应对薄壁高墩的稳定问题进行了研究,同时以北山大桥为背景,利用大型通用程序,建立空间有限元模型,计算分析了温度效应对稳定的影响,结果表明温度效应对稳定的影响比较小。高墩大跨连续刚构桥不仅要满足上部结构在温度、混凝土收缩徐变、以及地震横向力影响的纵向水平变形,还要满足悬臂施工过程中不平衡弯矩对主墩纵向抗弯刚度的要求以及偏载作用和横向风力作用下对主墩抗扭刚度的要求。理想的墩柱除满足结构以及施工、运营阶段的最小纵、横向刚度要求外,应尽可能使其具有较大的抗弯刚度和较小的抗推刚度,墩柱的结构形式也正是从这方面考虑确定的。本文以实桥为背景,采用大型通用程序ANSYS以及Midas分析计算了多座连续刚构桥的稳定性,寻找了影响高墩大跨径连续刚构桥稳定性诸因素的内在规律,为同类桥型的设计、施工以及进一步的研究提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 稳定理论的研究
• 1.2.2 温度理论的研究
• 1.3 论文研究背景及问题的提出
• 1.3.1 论文研究背景
• 1.3.2 论文研究主要内容
• 第二章 结构稳定问题及分析理论
• 2.1 概述
• 2.2 两类稳定问题及界定准则
• 2.2.1 两类稳定问题
• 2.2.2 两类稳定问题的临界荷载
• 2.2.3 稳定界定准则
• 2.3 高墩稳定性的近似分析
• 2.3.1 等截面高墩自体稳定性的近似分析[3]
• 2.3.2 等截面高墩悬臂施工阶段稳定性的近似分析[3]
• 2.4 稳定性准则
• 2.4.1 静力准则
• 2.4.2 能量法则
• 2.4.3 动力法则
• 2.5 本章小结
• 第三章 高墩大跨连续刚构桥稳定性分析
• 3.1 概述
• 3.2 高墩大跨连续刚构桥稳定分析中混凝土的本构关系
• 3.3 高墩大跨径连续刚构桥的第一类稳定分析
• 3.3.1 第一类稳定问题的线弹性有限元分析
• 3.3.2 第一类稳定问题的非线性有限元分析
• 3.3.3 高墩大跨径连续刚构的第二类稳定分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 连续刚构桥主墩设置参数分析
• 4.1 引言
• 4.2 工程背景简介及基本资料
• 4.3 桥墩形式对稳定性的影响
• 4.4 双薄壁空心墩双肢间距对稳定性的影响
• 4.5 双薄壁空心墩系梁个数对稳定性的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 温度效应对薄壁高墩稳定的影响
• 5.1 温度效应理论简介
• 5.1.1 温度分布
• 5.1.2 温度场分析
• 5.2 温度荷载的计算方法
• 5.2.1 均匀升温荷载计算方法
• 5.2.2 非线性变温荷载计算方法
• 5.3 工程背景
• 5.3.1 概述
• 5.3.2 设计标准
• 5.3.3 桥梁方案
• 5.4 温度场模式
• 5.4.1 箱梁温度场
• 5.4.2 箱形桥墩温度场
• 5.5 最大悬臂阶段温度效应对稳定性的影响
• 5.5.1 加载工况
• 5.5.2 有限元分析模型的建立
• 5.5.3 计算结果
• 5.5.4 结果分析及比较
• 5.6 运营阶段温度效应对稳定性的影响
• 5.6.1 加载工况
• 5.6.2 有限元分析模型的建立
• 5.6.3 计算结果
• 5.7 本章小结
• 第六章 主要结论及建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果