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黄河凌汛期大跨径桥梁的安全性研究
| 论文题名： | 黄河凌汛期大跨径桥梁的安全性研究 |
| 关键词： | 黄河凌汛期;大跨径桥梁;冰压力计算;有限元模型;安全性评价 |
| 摘要： | 凌汛是冬季冰冻地区特有的河流水文现象。黄河内蒙古段又是黄河凌汛最严重的河段之一，黄河凌汛对大跨径桥梁的撞击以及由撞击力产生的响应对桥梁的安全性影响如何，这是在桥梁工程设计、施工和使用过程中必须要考虑的问题。 本文结合内蒙古自治区交通科技项目《包树黄河特大桥冰冻、冰凌作用及应对措施研究》的部分内容开展相关研究，从内蒙古地区流凌的基本特征出发，紧密结合工程实际，探讨内蒙古地区桥梁设计中的冰压力计算公式与方法，建立了桥梁有限元模型，对包树黄河桥在流凌期间静、动态的安全性进行分析和研究，为黄河上桥梁的防冰凌设计提供依据。 首先以包树黄河特大桥主桥为研究对象，对凌汛期大质量冰块对桥梁的撞击力进行了现场实测。在流冰撞击破冰体位置处安装压力传感器，采集冰撞击桥梁桥墩或承台的冰压力信号，通过采集分析仪采集分析流冰对桥墩或承台的撞击力信号，将分析结果输入电脑，得到流淩期间冰荷载对桥墩撞击力实测值。 其次，通过收集及调查相关国内外及黄河大桥区域的有关气象、水文、凌讯等资料，观测凌期流冰的形态(包括体积、流速等)，进而分析太阳辐射热、水温、风、降水量、空气中的湿度、水位、流速的变化、河道等对流冰的影响，研究影响流冰大小的主要因素，利用动能及功能原理推导适合黄河内蒙古地区冰情的冰压力计算公式，同时综合考虑流冰强度、冰温、局部挤压、接触条件、冰厚、桩柱形状、桩柱迎冰面面积等影响系数。与国内外各组冰压力计算公式结果对比，重点与2004年公路桥涵设计规范中规定的计算公式对比，从而验证公式的准确性与适用性。 再次，利用MIDAS有限元软件对全桥结构进行模拟，建立包树黄河特大桥全桥三维有限元模型，包括连续梁桥支座，桩-土相互作用、普通钢筋混凝土以及二期恒载的仿真模拟。研究桥梁结构在凌汛期最不利荷载组合作用下的静力特性。通过对包树黄河特大桥主桥在运营阶段的全桥结构建模分析，在凌汛期最不利荷载组合作用下进行静力分析计算，以校核全桥结构的强度和刚度。 最后，利用建立的包树黄河特大桥全桥三维有限元模型，研究桥梁结构在横向荷载作用下的自振特性。同时，通过全桥结构有限元计算分析，分别对主桥在凌汛期大质量冰块和大规模的流凌作用下进行了动力响应分析计算。采用计算结果来评价桥梁在凌汛来临时的动态安全性。同时，对本文提出的流冰荷载反应谱理论模拟冰凌荷载的作用进行了验证，证明采用该理论模拟冰凌是准确且合理的。 |
| 作者： | 白志平 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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