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预应力空心板桥非线性有限元静动力分析
| 论文题名： | 预应力空心板桥非线性有限元静动力分析 |
| 关键词： | 公路桥;预应力空心板桥;静动力分析;非线性特性;承载力 |
| 摘要： | 预应力空心板桥是中小桥常用的一种形式,也是我国公路桥梁中应用最为广泛的桥型之一。预应力空心板具有自重轻、建筑高度小、施工方便、工艺简易等优点。但近年来,随着我国公路交通流量不断增加,运输车辆的吨位和轴荷均有较大增加,桥梁负荷日益加重,桥梁破坏的现象时有发生。研究桥梁结构的非线性特性和承载能力最理想的途径是进行实桥破坏性试验。破坏性试验可以真实地记录全桥的挠度变化、应力和应变变化、裂缝发展和破坏形式。本文以某16m跨径的预应力空心板桥的静载试验为基础,对预应力空心板桥的非线性静、动力性能进行了研究,主要工作如下:(1)静载试验主要分为三个阶段,汽车荷载试验、堆载破坏试验和汽车荷载对比试验。通过试验实时采集了汽车荷载试验和堆载破坏试验中每级荷载作用下桥梁的挠度值和应变值,观测了裂缝发展情况,初步分析了挠度、应变随荷载变化的规律。(2)采用大型通用有限元软件ANSYS建立非线性有限元模型,模拟了堆载破坏试验,其计算结果与实测结果吻合较好,能够比较准确的模拟桥梁受荷载后结构挠度和应力的变化,真实的反映荷载加载的全过程桥梁结构挠度和应力的变化规律,准确的反映了桥梁的非线性力学性能。研究了未考虑防护栏时桥梁在堆载作用下挠度的分布和变化规律。没有防护栏情况下桥梁的结构性能降低很大,防护栏对桥梁整体结构性能的作用不容忽视。(3)建立试验预应力空心板桥的单跨整体非线性有限元模型,计算了其四阶的模态和频率,并对其动力特性进行了分析,满足规范要求,桥梁整体动力性能较好;模拟桥梁在四种移动荷载工况作用下的动力响应,对各种工况下的动挠度和冲击系数进行分析,计算桥跨是偏安全的。本文采用非线性有限元方法研究了预应力空心板梁桥的非线性静、动力特性,为理论上深入研究预应力空心板桥的非线性特性和静动力特性提供了依据,也为新桥的设计和在役桥梁的检测评定和加固维修提供参考。 |
| 作者： | 赵正伟 |
| 专业： | 水工结构工程 |
| 导师： | 王复明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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