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弯梁桥力学性能及施工监控研究

作　者: 纪轩彪
导　师: 季日臣
学　校: 兰州交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 弯梁桥有限元曲率变化施工监控
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

弯箱形梁桥具有抗扭刚度大、经济性好、外形美观等优点,是高速公路立交匝道、城市高架桥常用的结构型式。随着高等级公路建设的发展和城市立交桥建设的需要,弯箱形梁桥在桥梁工程中越来越多地被采用。然而由于曲率的存在,弯梁桥的力学行为比直线梁桥复杂,计算难度也较直线梁桥大。随着大跨度弯箱梁桥的日益增多,截面构造呈现出变曲率、变高度的特点,迫切需要深入的分析弯箱梁拉、压、弯、扭、翘曲和畸变等复杂受力状态,同时又能为实际弯梁桥的施工给出合适的借鉴理论。本文首先对弯桥的基本理论和计算方法——符拉索夫弹性薄壁结构理论、平面曲梁的平衡微分方程、力与应变关系的圆弧微分方程、八自由度曲杆有限元法等进行了介绍和推导。而后对目前普遍采用的结构分析方法有限元法的发展和理论基础进行了阐述,并以一座实际桥梁工程为背景,利用有限元分析程序Midas,采用参数变异法和施工阶段分析对影响桥体受力的主要因素进行了大量的计算和比较,重点讨论了曲率影响和施工阶段的进展对弯梁桥受力影响等关键问题；对连续曲梁的变形和受力进行了分析和总结。特别的,本文对小半径弯梁桥进行了模拟分析,用数据说明在小半径弯梁桥的线形监控中除了要注意竖向变形之外还应特别注意同截面内左右翼板端部高度的差别。对弯梁桥的施工监控工作起到参考借鉴价值。最后,本文对一座弯梁桥实桥进行了线形监控计算分析,本研究中提出的方法和研究结论为连续弯梁桥的结构分析、施工监控等提供了一定的理论基础和方法,为相关单位科学地设计与施工,保证施工及运营阶段的结构安全、避免工程事故提供了指导价值,在连续弯梁桥的建设中具有重要的社会意义和重大经济价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 弯桥的分类及力学特性  8-9
  1.2 弯桥研究现状  9-15
    1.2.1 弯桥理论研究历史与现状  9-11
    1.2.2 弯桥数值计算方法发展现状  11-14
    1.2.3 关于初曲率的影响  14-15
  1.3 弯梁桥施工控制的目的与意义  15-16
  1.4 问题的提出  16
  1.5 本文研究内容  16-18
2 弯梁桥分析理论与计算方法  18-31
  2.1 "弯——扭"耦合效应  18-21
  2.2 平面弯梁的平衡微分方程  21-23
  2.3 八自由度曲杆有限元法  23-31
    2.3.1 计算图式及位移模式  23-24
    2.3.2 内力转换矩阵  24-26
    2.3.3 单元刚度矩阵  26-29
    2.3.4 结构总刚度矩阵和荷载列阵的形成  29
    2.3.5 位移与内力的计算  29-31
3 弯梁桥的力学性能分析  31-54
  3.1 有限元理论及其发展  31-32
  3.2 有限元基本理论  32-34
  3.3 弯桥有限元建模  34-37
    3.3.1 工程概况  34
    3.3.2 有限元模型  34-37
    3.3.3 计算工况  37
  3.4 随施工阶段进展弯梁桥结构响应的变化  37-41
    3.4.1 支反力变化  37-39
    3.4.2 内力及位移变化  39-41
  3.5 弯曲半径对结构响应的影响  41-54
    3.5.1 弯曲半径对结构反力的影响  41-45
    3.5.2 弯曲半径对结构内力的影响  45-51
    3.5.3 弯曲半径对结构变形的影响  51-54
4 弯梁桥的线形监控  54-63
  4.1 施工阶段划分  54-57
  4.2 线性监控计算结果  57-63
    4.2.1 成桥阶段累计位移  57-59
    4.2.2 预拱度计算  59-63
结论  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68
攻读学位期间的研究成果  68

弯梁桥力学性能及施工监控研究

内容摘要

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