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单箱双室混凝土巨型截面箱梁设计及其抗弯性能数值分析
| 论文题名： | 单箱双室混凝土巨型截面箱梁设计及其抗弯性能数值分析 |
| 关键词： | 箱梁桥;混凝土巨型截面;抗弯性能;数值分析 |
| 摘要： | 单箱双室混凝土巨型截面箱梁是在普通混凝土箱形截面梁的基础上，加大其截面尺寸，取消常规设置的横隔板，并在腹板上开设必要的孔洞，以确保箱内车辆通行，使其顶、底板均成为桥面系，从而实现双层交通，使城市桥梁在有限的土地资源及布置空间内极大地提高城市交通的使用效率，符合城市交通可持续发展的要求，为城市多车道公铁合建及城市轻轨、立体交通建设提供新的结构形式。本文重点进行了以下一些研究工作。 1.通过大量的调查研究，参考现行相关技术规范以及文献资料，围绕实现双层交通的功能需要，并结合普通混凝土箱形截面构件的特点，综合考虑结构和功能等因素，开创性地设计出能使城市桥梁实现双层交通的单箱双室混凝土巨型截面简支箱梁桥，桥跨60m，高6m，宽跨比0.313，上层桥面设计为公路双向四车道，桥面宽18.8m，下层桥面为公路双向两车道，桥面宽11.0m，为了充分利用箱梁的空间，底板悬挑板两侧各设宽2.0m的人行道，在腹板上设置了逃生孔与通风孔，并在开设孔洞的两侧设环向加劲肋。 2.通过选取合适的单元类型和材料模型，采用ANSYS软件对设计的单箱双室混凝土巨型截面箱梁进行数值模拟，对其在各种工况作用下的整体空间应力与位移、局部梁段应力以及孔口附近应力进行分析。分析结果表明:该混凝土巨型截面箱梁的位移与应力水平较低，均满足规范要求，说明其设计较为合理。 3.通过施加预应力荷载、上、下层活载以及双层活载等四种荷载工况，研究混凝土巨型截面简支箱梁的剪力滞效应，并对影响剪力滞效应的荷载类型、支撑形式、宽跨比、底板设置悬挑板、加劲肋、腹板开孔以及横向预应力等因素进行了参数分析。分析结果表明:在各种荷载工况下，均存在一定程度的剪力滞现象，不同工况对其影响变化不明显;不同荷载类型对箱梁剪力滞有一定影响，其中集中荷载对跨中截面处剪力滞有较大的影响;宽跨比对剪力滞的影响较大，在设计中应严格控制宽跨比;铰接与固结两种不同支撑形式以及底板是否设置悬挑板作为人行道，对箱梁剪力滞现象影响较小，在设计中可以忽略其影响;设置加劲肋以及在腹板开孔对剪力滞的影响比较明显，在设计中必须考虑其影响;施加横向预应力使得纵向弯曲应力有所减小，对箱梁截面应力有一定的卸载作用，但是对于剪力滞的改善不明显。 |
| 作者： | 霍海强 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 祝明桥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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