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混凝土薄壁高墩桥梁结构的稳定性分析及试验研究
| 论文题名： | 混凝土薄壁高墩桥梁结构的稳定性分析及试验研究 |
| 关键词： | 薄壁高墩;刚构桥;有限元分析;温度梯度模式 |
| 摘要： | 近年来，随着科学技术和交通事业的发展，高墩桥大跨连续刚构的修建同益增多。薄壁高墩的温度场相关方面的理论分析和试验研究还比较少，一般处理方法是采用箱梁的温度梯度模式，但是由于主梁和墩所受的日照辐射的方向角和持续时间不同，单纯地照搬主梁温度模式并不能反映高墩结构的真实温度分布。另一方面，随着墩高的增大、跨径的增长，其几何非线性和材料非线性也越来越明显，传统的线弹性分析方法已不能够完全满足工程建设的需要。因此，展开对高墩结构温度梯度模式的试验探索研究与高墩大跨连续刚构的非线性力学性能研究显得非常必要，也将有助于推动和完善高墩桥梁的建设事业。 本文针对刚构桥薄壁高墩结构，首先陈列了国内外薄壁高墩大跨桥梁相关的研究现状，然后介绍了薄壁高墩桥梁的稳定理论及其有限元分析方法，着重阐述高墩桥梁的第二类极值稳定问题及其非线性有限元分析方法。接着结合工程背景一青田北山大桥，利用大型通用程序Abaqus，探索建立了混凝土实体单元与普通钢筋、预应力钢筋单元相结合的薄壁高墩结构空间非线性有限元分析模型。本文以试验研究为基础，测试了背景工程典型薄壁高墩结构在日照作用下的温度分布，并初步探索了薄壁高墩结构的温度梯度模式，比较了实测与规范建议的两种温度梯度模式对薄壁高墩结构产生的温度效应影响，结果表明实测温度梯度模式的温度效应对内力的影响比较小。本文进行了高墩桥梁最大悬臂状态下高墩结构的线弹性稳定与双重非线性稳定分析，结果表明薄壁高墩结构的非线性比较明显，普通钢筋在混凝土结构中发挥了重要的作用，本文亦探索了刚构桥成桥状态下的极限承载力分析研究。接着分析了不同的普通钢筋用量与不同的混凝土材料对薄壁高墩结构非线性稳定的影响，结果表明普通钢筋用量的变化导致极值稳定系数非线性变化，不同的混凝土材料变化导致稳定系数呈线性变化。最后依据大量已有的高墩研究文献资料并结合本文的研究结论，统计归类了此类混凝土薄壁高墩桥梁稳定问题的研究成果，提出了有关设计此类高墩桥梁稳定安全系数的建议，并对现行的桥梁设计规范提出了一些补充意见。 |
| 作者： | 顾森华 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 项贻强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学建筑工程学院 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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