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无缝桥梁桥台-搭板-土相互作用数值研究
| 论文题名： | 无缝桥梁桥台-搭板-土相互作用数值研究 |
| 关键词： | 无缝桥梁;桥台-搭板-土相互作用;水平位移;受力特性;ABAQUS数值分析 |
| 摘要： | 在桥梁工程中伸缩缝和伸缩装置的设置能够满足桥梁变形的需求，但是伸缩装置长期暴露于环境中极易受到损坏，一般3~5年就需要更换，且其维修更换需要花费大量的人力、物力及财力，至今还没有出现能够满足变形及经济耐久的伸缩装置，为此桥梁专家提出了无缝桥的概念。目前，在世界各地对无缝桥的研究应用已经越来越多，但因为结构-土相互作用较为复杂，其设计计算仍以经验为主，没有形成成熟的设计标准。 本文应用大型通用有限元软件ABAQUS，针对整体式桥台、搭板及土体的共同作用进行数值模拟，并针对福州大学陈宝春教授团队提出的新型Z形搭板进行研究，将其与传统面板式和斜置埋入式搭板进行建模计算并对比分析，研究其在±30mm水平位移作用下对整体式桥台、桩基和搭板受力特性的影响。此外，根据土体性质对台后填土进行分类，将斜板倾角设置为0°、15°、30°、35度及45°，分别建立Z形搭板-土体相互作用模型，研究不同斜板倾角及台后填土设置对台后填土竖向变形及路面平整度的影响，同时还分析了搭板-土组合刚度随斜板倾角的变化情况。论文主要工作及得出结论如下： 1)带有Z形搭板的无缝桥桥台及桩基受力均较小，而且搭板竖向位移也小于其他两种搭板，说明其能更好的将主梁传递过来的纵桥向伸缩变形传递至台后填土及接线路面。但是在板台结合处出现较大的水平应力。 2)整体式桥台和桩基的内力随着桩径的增大而增大；桩径变化对搭板水平应力和竖向位移的影响很小；在桥台和搭板结合处，水平应力绝对值最大。 3)针对上板下部的台后填土适当的设置弹性模量较大的土体，分析桩长变化对结构受力的影响。得出结论：单向受推时，搭板受水平压应力，搭板与主梁结合位置处的水平应力值很小，而在搭板末端出现最大值。单向受拉时，搭板受水平拉应力，板梁结合处应力值最大，而搭板末端的应力值很小。单向受推时梁端弯矩很小，单向受拉作用下，梁端弯矩较大。由于桩周土分层设置，桩长变化对桩基受力的影响没有太大的规律性。 4)斜板倾角为35°~45°范围的搭板-土体组合刚度最大，在进行Z形搭板设计时，在满足其他设计条件的情况下，斜板倾角应尽量选用较大的角度。在进行带有Z形搭板的无缝桥台后填土分配时，建议上板下部区域应尽量采用弹性模量较小的材料（如：砂土、常用路堤填土等），而下板上部区域应尽量采用弹性模量较大的线弹性材料（如：水泥稳定碎石、泡沫混凝土等）。 |
| 作者： | 张琳琳 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 吴鸣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 汕头大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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