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大跨度连续梁拱组合桥拱脚局部受力分析
| 论文题名： | 大跨度连续梁拱组合桥拱脚局部受力分析 |
| 关键词： | 连续梁拱组合桥;拱脚结构;圣维南原理;有限元法;工艺参数;受力性能 |
| 摘要： | 拱脚部位是连续梁拱组合桥的关键部位，其受力性能对桥梁的承载力以及跨越能力都有很大影响。拱肋、系梁、支座、横梁在此交汇，局部的加强构件也比较多，使得拱脚附近构造复杂，形状不具有规则性，因此很有必要对拱脚部位进行详细的局部分析。在对大跨度梁拱组合桥进行整体分析时，通常采用的杆系结构模型是简便可靠的，但在拱脚部位附近不能模拟其构造细节，计算精度较差且不能反映拱脚部位的应力分布规律。本文在应用空间杆系有限元软件Midas Civil进行全桥分析之后，再应用精细有限元软件Midas FEA，采用实体单元建模并分析了拱脚的受力性能，主要工作及结论如下: (1)总结了连续梁拱组合桥梁的基本性能、结构形式以及其主要优势，归纳了拱脚结点部位的国内外研究现状和该领域存在的问题，明确了本文主要的研究内容。 (2)以某铁路连续梁拱组合桥为工程背景，结合施工过程对全桥进行了结构有限元分析，获得了最不利荷载工况下相关控制截而的内力和弯矩，并与施工现场测试数据进行了对比。结果表明:施工满足设计要求，应力处于安全范围之内。 (3)将全桥分析中提取的内力按照圣维南原理等效加载到局部模型的边界面上，并按照实际支座情况模拟边界约束条件，然后分析了施工期与运营期最不利荷载工况下拱脚部位局部应力，总结了相关的分布规律。研究表明:主梁0号段梁体、拱座大部分混凝土应力分布都比较均匀，满足强度设计要求，总体上梁拱结合部位构造合理，受力安全。由于拱肋外围钢管的套箍作用，钢管内大部分混凝土也都受力比较均匀，以纵向受压为主。在结构构造突出部位、预应力钢筋锚固区、支座附近、拱肋与拱座交接处、拱脚与拱肋的交接处、拱梁固结区域产生了一定程度的应力集中，宜设置混凝土缓和过渡段或布置加强钢筋网。在考虑钢管与混凝土之间的粘结滑移的情况下加入界面接触单元建立的双材料模型，其非线性分析结果比不考虑粘结滑移的双材料弹性模型具备更高的精度，并且部分核心混凝土发生了应力重分布。 (4)探讨了其它有限元建模方法的可行性，提出了三种全桥模型(Ⅰ～Ⅲ)与四种局部模型(Ⅰ～Ⅳ)，并进行计算分析，然后与实测值进行对比，总结了各种模型的优劣性。建议:进行拱脚结点精细分析时宜采用模型Ⅱ（双材料模型，并考虑材料的非线性与钢管与混凝土之间的粘结滑移）。 本文的研究成果对连续梁拱组合桥的设计、施工具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 陈佳德 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 丁南宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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