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黄土沟谷地区新型格构式高墩偏位成因及力学特性研究
| 论文题名： | 黄土沟谷地区新型格构式高墩偏位成因及力学特性研究 |
| 关键词： | 桥梁格构式高墩;墩顶偏位;塑性损伤;稳定性能 |
| 摘要： | 近年来随着我国交通建设规模的不断扩大，桥梁工程得以快速发展。当遇到地形复杂的沟谷地区时，将不可避免的采用大跨径高墩桥梁。然而当桥墩过高时，以往采用的型式所需要的混凝土用量大幅增加，导致自重过大、经济性低，并且其刚度以及抗震性能不满足要求。为了减小混凝土的自重、提高经济性能，同时保证桥墩的安全，桥梁工程中开始使用新型格构式高墩。在格构式高墩的施工以及使用过程中，桥墩的稳定性与安全性极其重要。为了研究新型格构式高墩的稳定安全性，本文以灵华高速公路上的河沟大桥为研究背景，先对造成桥墩墩顶偏位的因素进行了分析研究，然后对格构式高墩偏位后的稳定性能、受力性能以及损伤性能进行研究。本文的主要研究内容如下： （1）对三类结构稳定性的问题以及稳定问题的分析方法进行了详细的说明，介绍了进行特征值屈曲分析时需要用到的线性分析特征方程，明确了在进行格构式高墩偏位后稳定安全性分析时应该采用非线性分析，并且对进行非线性分析时的计算方法以及初始几何缺陷的模拟方法进行说明。 （2）结合实际工程，利用MIDAScivil建立全桥的有限元分析模型，分析最高裸墩以及最大悬臂状态下不同因素对墩顶偏位的影响，如桥墩存在初始几何缺陷、初始材料缺陷，受到风荷载、温度荷载、施工不平衡荷载以及最不利作用组合等。结果表明：初始几何缺陷和初始材料缺陷对墩顶偏位的影响较小；当桥梁承受风荷载时，横桥向风荷载对墩顶偏位的影响远大于顺桥向风荷载；温度荷载对最高裸墩状态下的墩顶偏位影响较大，对最大悬臂状态下的墩顶偏位影响很小；挂篮不平衡荷载、施工机具与人工荷载对墩顶偏位的影响较大；当桥墩承受最不利作用组合作用时对墩顶偏位最大，最大偏位值为350mm。 （3）利用ABAQUS软件建立桥墩实体模型，对高墩偏位后的稳定性和安全性进行分析。研究结果表明：当桥墩墩顶偏位逐渐增大时，桥墩的极限承载能力逐渐减小，承载能力的减小导致桥墩的稳定安全系数随之降低，当墩顶偏位增大至35cm时，相较于线性屈曲分析稳定安全系数减小了31.8%，此时混凝土的压应力比（受压区混凝土边缘的压应力与混凝土轴心抗压强度标准值比值）与钢筋的拉应力比（受拉钢筋的应力与极限抗拉强度比值）均小于规范中的限值，桥墩的受力性能满足要求；利用混凝土损伤模型计算墩身的拉压损伤，可以得到混凝土的受压损伤较小但是受拉损伤较为严重。可见桥墩偏位过大时，桥墩的稳定性和受拉损伤受到的影响较大，必须及时控制偏位的增大，并对其及时进行加固维修处理。 |
| 作者： | 陈智刚 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李盛;王生辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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