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高墩大跨连续刚构桥稳定性研究

作　者: 相其生
导　师: 刘小燕；韦成龙
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 变截面高墩大跨连续刚构桥稳定性有限元计算分析
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 214次
引　用: 6次
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内容摘要

高墩大跨连续刚构桥因其受力明确、行车顺畅、施工技术成熟等特点而得到广泛采用。尤其在高桥墩的大桥中,因采用薄壁柔性墩适应各种作用,受到山区高速公路建设者的青睐。在薄壁高墩的结构中,由于施工等因素的影响,使墩的稳定性变的十分重要。理论设计的桥墩结构属压弯构件,但实际上,桥墩会有初始缺陷,加上其它因素的影响,墩的稳定性问题的分析更为复杂。本文以野三河大桥为工程背景,对变截面高墩自体稳定性、最大悬臂状态的稳定性及全桥稳定性进行分析。主要研究内容和成果有:在弹性极限内,利用Ritz法推导了双薄壁高墩连续刚构桥的变截面高墩和最大悬臂状态下的临界荷载计算公式,并编制了计算程序,为该类桥型的第一类稳定问题提供了一种快捷的计算方法。利用大型有限元软件ANSYS,对野三河大桥建立了最高桥墩、最大悬臂状态、成桥状态的空间有限元模型,进行了稳定性分析。分别考虑墩身有初始偏位、墩顶荷载有初始偏心、桥墩受风荷载、日照温差效应及挂篮跌落的影响,得出了各种缺陷对稳定性的影响规律。在计算中,分别讨论分析了混凝土收缩、徐变及温度荷载效应对结构整体稳定性的影响。对野三河大桥最不利荷载组合下的整体稳定性进行了分析,验算了野三河大桥不利荷载组合下的稳定性。以上结果,为野三河大桥的稳定性提供了理论保证,并为该类桥型稳定性及有初始缺陷桥梁的稳定性研究提供参考。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 连续刚构桥的发展概述  11-14
    1.1.1 连续刚构桥的受力特点  11
    1.1.2 连续刚构桥在国外的发展概况  11-12
    1.1.3 连续刚构桥在国内的发展概况  12-13
    1.1.4 连续刚构桥的发展趋势  13-14
  1.2 高墩大跨连续刚构桥稳定性的研究概况  14-18
    1.2.1 稳定性的研究概况  14-16
    1.2.2 桥梁的非线性稳定研究概况  16-18
  1.3 问题的提出  18-19
  1.4 本文的主要研究内容  19-21
第二章高墩大跨连续刚构桥稳定性的主要影响因素及研究方法  21-33
  2.1 影响稳定性的主要因素  21-22
    2.1.1 施工因素  21
    2.1.2 混凝土收缩、徐变  21
    2.1.3 温度效应  21-22
    2.1.4 风荷载  22
    2.1.5 初始缺陷  22
    2.1.6 不平衡荷载  22
  2.2 稳定性分析的研究方法  22-30
    2.2.1 静力平衡法（Euler 法）  23
    2.2.2 能量法  23-25
    2.2.3 有限元法  25-30
  2.3 稳定性的判断准则及评价指标  30-32
    2.3.1 判断准则  30-31
    2.3.2 评价指标  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章变截面单薄壁高墩自体稳定性分析  33-53
  3.1 变截面高墩稳定性分析的RITZ 法  33-38
    3.1.1 变截面薄壁高墩的结构形式  33-34
    3.1.2 位移函数的选取及临界荷载的计算  34-36
    3.1.3 变截面桥墩临界荷载的计算  36-38
  3.2 变截面高墩极限承载力分析  38-44
    3.2.1 材料本构关系  38-40
    3.2.2 模型建立与结果分析  40-44
  3.3 具有初始缺陷桥墩的稳定性分析  44-52
    3.2.1 墩身有初始偏位  44-46
    3.2.2 荷载有初始偏心  46-48
    3.2.3 桥墩承受风荷载  48-50
    3.2.4 日照温差效应  50-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章变截面高墩最大悬臂状态下的稳定性分析  53-66
  4.1 最大悬臂状态稳定性分析的RITZ 法  53-58
    4.1.1 位移函数的选取及临界荷载的计算  54-56
    4.1.2 工程应用及参数分析  56-58
  4.2 初始缺陷对稳定性的影响  58-64
    4.2.1 墩身有初始偏位  58-59
    4.2.2 挂篮跌落  59-61
    4.2.3 风荷载  61-64
  4.3 最不利工况的稳定性分析  64
  4.4 本章小结  64-66
第五章高墩连续刚构桥整体稳定性分析  66-84
  5.1 工程背景  66-69
    5.1.1 工程概况  66-67
    5.1.2 受力特性  67-69
  5.2 混凝土收缩、徐变对整体稳定性的影响  69-77
    5.2.1 受力阶段划分  69-73
    5.2.2 收缩、徐变对稳定的影响  73-77
  5.3 温度效应对整体稳定性的影响  77-81
    5.3.1 计算模型的选取  77
    5.3.2 计算方法介绍  77-78
    5.3.3 稳定性的分析  78-81
  5.4 野三河大桥整体稳定性分析  81-83
    5.4.1 第一类稳定  81-82
    5.4.2 考虑外界影响因素下的稳定性  82-83
  5.5 本章小结  83-84
结论与展望  84-86
  本文主要结论  84-85
  进一步展望  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-91
附录A  91-92
附录B  92-93

高墩大跨连续刚构桥稳定性研究

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