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港珠澳大桥组合连续箱梁桥施工及运营阶段空间有限元分析
| 论文题名： | 港珠澳大桥组合连续箱梁桥施工及运营阶段空间有限元分析 |
| 关键词： | 组合连续梁;空间结构;精细有限元模型;施工过程;剪力钉 |
| 摘要： | 港珠澳大桥浅水区非通航孔分幅方案采用85m钢-混组合连续梁，6～7孔一联，设计使用寿命120年。采用大节段整孔吊装、简支变连续、支点顶升及回落、负弯矩区桥面板张拉预应力等施工工艺。组合连续桥从施工到成桥状态经历了从简支到连续不同的体系转换，施工次序的变化对连续梁桥的内力也将产生不同的影响。目前，采用平面杆系有限元方法可以进行组合连续梁桥的分析计算，通过结构截面换算和平截面假定分别计算出组合梁中混凝土桥面板和钢箱梁的内力，但难以明确的了解和掌握组合梁桥结构的空间内力分布特征。随着有限元技术的不断发展和完善，开展组合连续梁桥结构的空间内力分析和变化规律分析是十分必要的。 本文以港珠澳大桥为工程背景，以ANSYS为技术手段建立港珠澳大桥组合连续梁空间精细有限元模型，根据施工工序、工况划分及荷载组合，分别对组合连续梁桥大节段整孔吊装、简支变连续体系转换、支点顶升与回落等施工过程与运营阶段的荷载组合进行了系统的仿真分析，计算结果表明，各工况下桥梁结构受力明确，内力空间分布合理，结构应力和挠度处于容许范围，桥梁设计合理，符合规范要求。本文研究为组合连续梁桥的设计和施工提供科学依据，对全面掌握大跨径组合连续梁桥的结构内力特性，进一步提高组合梁桥的计算分析水平，具有重要的理论和实际意义。研究的主要内容和成果如下: (1)采用SHELL63单元模拟钢箱梁，SOLID45单元模拟混凝土桥面板，LINK10单元模拟预应力钢束，BEAM188梁单元模拟横撑，建立6×85m组合连续箱梁桥空间精细有限元模型，实现了精确仿真分析组合连续梁桥大节段整孔吊装、简支变连续体系转换、支点负弯矩区顶升与回落的施工过程，获得了各施工步骤和工况下桥梁结构内力分布特征。 (2)根据成桥状态下6×85m组合连续梁空间精细有限元模型，对运营阶段组合连续梁全桥空间精细模型在活载、温度效应、支座沉降等不同荷载组合工况作用下进行仿真分析，获得了运营阶段下最不利荷载组合工况作用下桥梁结构位移和内力分布特征。 (3)为研究组合连续梁恒载及活载作用下剪力钉内力沿顺桥向分布，选取组合梁剪力钉受力最不利的边跨为研究对象，同时采用弹簧单元COMBIN39模拟剪力钉，以全桥模型的切割线上边界条件作为单跨组合梁精细有限元模型的边界条件，分析研究运营阶段组合连续梁剪力钉空间内力分布特性。 |
| 作者： | 王松 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘沐宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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