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多梁式钢—混凝土组合梁桥空间力学分析及施工监控研究

作　者: 方鑫
导　师: 吴光宇
学　校: 南昌大学
专　业: 结构工程
关键词: 多梁式钢-混组合箱梁桥横向分布系数横向温差效应剪力滞施工监控
分类号: U448.216
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

多梁式钢-混组合梁桥具有自重轻、刚度大、经济性能好、施工方便等优点,在工程实践中得到了日益广泛的应用。然而,目前针对多梁式钢-混凝土组合梁桥空间力学分析及施工监控研究则鲜有涉及。针对多梁式钢-混凝土组合梁桥空间力学分析及施工监控研究中亟需解决的理论、技术问题,本文以秋石快速路(320国道—余杭界)工程之秋石二期钢混组合桥梁(H107-H108)为背景,开展了以下研究：首先,分别采用“梁格法”有限元模型和三维精细化仿真模型对多梁式钢-混凝土组合梁桥的空间力学特性进行研究。结合梁格模型与三维仿真模型的分析计算结果,重点探讨了实用空间理论计算方法的可行性及精确性。其中包括实用计算方法与有限元模型计算结果的比较研究以及宽跨比与横隔梁数目对实用计算方法精度的影响研究等。之后,采用秋石二期钢混组合桥梁中的单梁的三维精细化模型,分析研究了施工阶段温差沿梁截面横向线性分布时的温度效应及几种最不利温度荷载工况对单梁变形、应力与稳定性的影响；采用三维精细化全桥模型对桥梁使用阶段的横向温差效应进行了多工况分析研究,探讨了使用阶段横向温度效应对桥梁结构变形和应力的影响。随后,本文着重探讨了秋石二期钢混组合桥梁成桥状态下考虑恒载及汽车活荷载作用下的剪力滞效应及剪力滞系数。最后本文对秋石二期钢混组合桥梁进行了空间力学分析计算及设计复核研究,并以此为基础,探讨了该桥施工监控的关键技术及环节,并给出了施工监控的详细方案。通过上述研究,本文获得了若干有价值的结论,可为完善钢-混组合梁桥设计和施工控制理论提供参考和借鉴。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-18
  1.1 组合结构概述  9-10
  1.2 组合结构桥梁分类、特点  10-12
  1.3 组合结构桥梁发展  12-14
  1.4 组合结构桥梁国内发展现状  14
  1.5 多梁式钢-混组合梁桥设计及施工亟需解决的科学问题  14-16
  1.6 课题研究内容以及研究意义  16-18
第二章有限元理论与实桥仿真模型  18-24
  2.1 有限元法  18-20
    2.1.1 有限元法的基本原理  18-19
    2.1.2 有限元法一般步骤  19-20
  2.2 实桥有限元建模  20-23
    2.2.1 工程概况  20-21
    2.2.2 梁格模型的建立  21-22
    2.2.3 三维仿真精细化模型的建立  22-23
    2.2.4 仿真模型的对比分析  23
  2.3 本章小结  23-24
第三章多梁式钢-混组合梁桥空间效应分析  24-50
  3.1 实用空间理论计算方法介绍  24
  3.2 组合桥梁实用空间理论计算方法研究  24-38
    3.2.1 实用空间理论计算方法的可行性分析  25-29
    3.2.2 空间效应分析计算  29-37
    3.2.3 横向分布系数沿桥跨的分布研究  37-38
  3.3 多梁式组合结构桥梁横向分布计算方法研究  38-48
    3.3.1 汽车活荷载作用内力计算对比  38-43
    3.3.2 恒活荷载效应组合内力计算对比  43-47
    3.3.3 比拟正交异性板法的适用性研究  47-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章组合结构梁桥温度效应分析  50-67
  4.1 各国规范对组合梁温度作用的规定  50-51
  4.2 温差横向分布的温度模式的提出  51-52
  4.3 温差沿截面横向分布时组合梁的温度效应  52-54
    4.3.1 有限元空间分析模型的建立  52-53
    4.3.2 温度变形分析结果  53-54
    4.3.3 温度次应力分析结果  54
  4.4 组合结构桥梁施工阶段温度因素的影响  54-61
    4.4.1 混凝土板浇筑阶段温度荷载工况  55
    4.4.2 有限元空间分析模型的建立  55-56
    4.4.3 不同工况的变形与应力分析  56-58
    4.4.4 稳定分析理论  58-59
    4.4.5 不同工况的整体稳定分析  59-61
  4.5 组合结构桥梁成桥后的横向温差效应分析  61-65
    4.5.1 加载方案  62
    4.5.2 计算结果与分析  62-65
  4.6 本章小结  65-67
第五章组合结构梁桥剪力滞效应分析  67-73
  5.1 多梁式钢-混组合结构梁桥恒载作用下的剪力滞效应  67-69
  5.2 多梁式钢-混组合结构梁桥汽车活载作用下的剪力滞效应  69-72
    5.2.1 加载方案  69
    5.2.2 计算结果和分析  69-72
  5.3 本章小结  72-73
第六章秋石二期组合梁桥分析计算与施工监控研究  73-102
  6.1 施工方法与计算荷载工况  73-74
  6.2 施工阶段结构复核  74-84
    6.2.1 施工阶段变形验算  74-76
    6.2.2 施工阶段应力验算  76-79
    6.2.3 施工阶段整体稳定性验算  79-80
    6.2.4 施工阶段三维精细化分析  80-84
  6.3 成桥阶段结构复核  84-90
    6.3.1 成桥后正常使用状态下应力及变形验算  84-88
    6.3.2 汽车荷载竖向挠度的验算  88-89
    6.3.3 设计预拱度  89
    6.3.4 温度效应分析  89-90
  6.4 秋石二期钢混组合桥梁施工控制的必要性与目的  90-91
  6.5 桥梁施工控制的相关理论  91-92
    6.5.1 桥梁施工控制的主要方法  91
    6.5.2 桥梁施工控制的影响因素  91-92
    6.5.3 桥梁施工控制的误差调整理论和方法  92
  6.6 秋石二期钢混组合桥梁(H107～H108)施工监控方案  92-101
    6.6.1 监控策略  92-94
    6.6.2 安装参数分析  94
    6.6.3 状态监测  94-100
    6.6.4 施工误差处理  100-101
  6.7 本章小结  101-102
第七章结论与研究展望  102-104
  7.1 结论  102-103
  7.2 研究展望  103-104
致谢  104-105
参考文献  105-106

多梁式钢—混凝土组合梁桥空间力学分析及施工监控研究

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