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铁路桥梁桩基承台的力学性能研究
| 论文题名： | 铁路桥梁桩基承台的力学性能研究 |
| 关键词： | 铁路桥梁;桩基承台;力学性能;破坏模式;空间桁架模型 |
| 摘要： | 桩基承台由于其承载力高、抗震性能优良及沉降小而被广泛应用于铁路桥梁建设之中。承台位于桥梁结构承上启下的关键位置,是桩基的重要组成部分,设计时应给予重视。目前针对桩基承台的设计提出了多种传力模型,每种模型都有一定的局限性和适用范围,没有得到统一。因此对桩基承台的传力机理和力学性能进行研究,提出适合于铁路桥梁桩基承台设计的计算方法显得十分有必要。本文的研究内容及成果如下: 影响桩基承台极限承载力、传力机理和破坏模式的主要因素包括混凝土强度等级、桩间距、承台厚度、荷载形式、配筋率和布筋形式等。通过对各种影响因素进行有限元分析,总结了承台极限承载力随各种影响因素的变化规律,以及承台在各种影响因素下的传力机理和力学性能,确定了各种破坏模式的界定范围,为提出适合于铁路桥梁桩基承台设计的计算方法提供理论依据。 通过对弹性阶段的应力迹线以及承台在外荷载作用下的裂缝产生、发展及分布规律进行追踪分析,同时对承台进行各种荷载形式下的拓扑优化,了解承台的应力及材料分布特征。基于此,提出了适合于铁路桥梁桩基承台设计的空间桁架模型。 结合目前国内外现行规范的规定及各国学者的研究成果,基于力的平衡、应变相容条件和混凝土的软化本构关系,并结合有限元计算结果对空间桁架计算模型中压杆受压承载力、拉杆承载力和压杆劈裂承载力计算公式进行了定量修正。采用本文方法的计算结果与有限元计算结果进行对比分析,分析结果表明两种方法的计算结果符合较好。另外采用本文方法计算得出的钢筋数量与“悬臂梁法[30]”和“撑杆-系杆法[30]”计算的钢筋数量进行对比,对比结果表明本文计算方法与“撑杆-系杆法”计算结果较为接近。 本文以铁路桥梁代表性工程六桩承台和十五桩承台为现场试验研究对象,通过在承台底部钢筋、承台内部压杆及承台侧面位置分别布置应力或应变测点,分析施工阶段各测点应力或应变的变化及分布规律,同时对代表性工程考虑桩土之间的作用效应进行有限元分析,并与测试结果进行对比,发现两者变化规律一致。结合现场实测数据进一步验证了铁路桥梁桩基承台的受力特征符合空间桁架模型。 |
| 作者： | 黄洪猛 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王春芬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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