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原文传递重力式U型高桥台结构受力的数值模拟分析研究

论文题名：	重力式U型高桥台结构受力的数值模拟分析研究
关键词：	重力式U型高桥台;应变-应力规律;有限元分析;数值模拟
摘要：	重力式U型桥台因其取材方便且施工简单等优点在桥梁工程中备受青睐，现行的U型桥台标准图的高度在8米以下，宽度在12米之内，难以满足实际设计需要。通过对已有与在建桥台的调查表明，填土高度大于8米或宽度大于15米的桥台多有开裂现象，桥台整体性被破坏。本文通过有限元分析模拟以及现场工程测试，对不同高度、宽度、侧墙长度、内墙坡度以及不同工况下的重力式U型高桥台台身应变-应力规律进行研究，寻求重力式U型高桥台的受力特点，提出有利于高桥台预防或缓解开裂病害及使得结构受力更为稳定的设计方法。具体研究内容与成果如下: 　　①以收集分析大量资料为基础，分析现有重力式U型高桥台在在建、运营过程中出现的开裂现象及其原因。总结得出，开裂原因主要是:一、高桥台侧、前墙截面宽度很难满足规范要求，现行规范有较大的局限性。二、现行土压力计算简化为平面计算，不能真实反映土侧压力对墙身的影响。　　②分析了不同高度下台身应力-应变分布规律及其随高度增加的变化规律。台身竖向压应力呈上小下大的分布规律，且随高度增加，压应力整体增大，最大压应力出现在前、侧墙墙踵处。台身横向应力呈上拉下压的分布规律，前、侧墙交汇处为拉应力集中区域;桥台较为高耸时，自身相对稳定，宽高比接近1的桥台在荷载作用下其台身顶部墙壁较薄的受拉区是应力较大，容易破坏的位置，在设计或加固中应重点考虑。　　③分析了不同侧墙长度下台身应力-应变分布规律，侧墙长度主要影响侧墙横向应力分布。侧墙长度过小时，台内填土体积较小，较难维持桥台稳定;过长时墙顶容易因横向拉应力过大而造成开裂。前、侧墙交汇处是拉应力集中区域，是容易产生病害的薄弱位置。　　④分析了不同前墙宽度下台身应力-应变分布规律，高窄桥台台内填土体积较小，填土重量较难维持桥台稳定;宽大桥台内大量填土对侧、前墙产生了较大的水平压力，造成墙身变形。前墙宽度的增大可对侧墙上部的横向受拉变形起到缓解作用，但同时也使前墙上部的受拉区域以及横向拉应力增大，通过有限元数值模拟可以看到，前墙宽度主要影响前墙横向受拉应力分布，对于侧墙的影响不如前墙明显。　　⑤分析了不同内墙坡度下台身应力-应变分布规律。台身横向应力随坡度增大而增加，在台背填土填筑阶段，坡度变化产生的应力差距较明显;而在成桥、运营阶段坡度对台身横向拉应力影响的明显程度降低。　　⑥分析了不同工况下台身应力-应变分布规律。工况对台身的竖向及横向应力分布均有明显的影响，尤其是对前墙竖向应力和侧墙横向应力的分布。重力式桥台的前墙作为主要承重结构承受竖向压力，在设计施工过程中需注意台身偏心受压发生倾覆。特别是在桥台形态高窄时，需保证台内填土有足够的质量，以维持台身平衡。在运营过程中，桥台高度越大，侧墙越长，底部和前墙对侧墙自由端的约束作用越小，后者变形愈发加剧，针对以上结论提出施工中应注意的事项。　　⑦对现场依托工程进行测试，与模拟得出的台身应力-应变分布规律相互印证。
作者：	曹伟
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	杨锡武
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文