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高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数研究

作　者: 韩智强
导　师: 周勇军
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 车-桥耦合振动高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数基频回归公式影响因素
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国西部属于山岭重丘区，山高谷深，地势险恶，在山区修建桥梁中往往桥墩高，跨径大，结构平面线形复杂，而高墩大跨连续刚构桥可以很好的适应线形和空间方面的要求，在山区公路上逐渐得到广泛应用。迄今为止，关于弯梁桥、高墩、直连续刚构桥的理论分析、设计和施工已取得了许多研究成果，但是，针对高墩弯连续刚构桥冲击系数的研究成果不多，因此开展高墩大跨弯连续刚构桥梁的车载动力行为研究具有非常重要的理论意义与工程使用价值。作为国家自然基金“随机车载下高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数研究”（编号51008028）的重要组成部分，论文以陕西某高墩大跨连续刚构桥为依托工程，对车辆荷载下该类桥梁的动力效应开展研究。以桥墩变形曲线为振型函数，推导了直连续刚构桥的基频计算公式，分析了不同曲率半径下桥梁结构的基频值，最终回归给出了弯连续刚构桥基频的计算公式；基于车桥耦合振动原理，以三轴五自由度汽车模型为基础，分别采用单因素法研究了墩高、曲率半径和路面不平整度对桥梁结构动力响应及冲击系数的影响规律，通过大量计算分析给出了桥梁挠度、弯矩和扭矩的冲击系数的包络曲线图和冲击系数的推荐范围，提出了两种弯连续刚构桥梁结构冲击系数的计算方法，并和美国AASHTO LRFD-1998、加拿大DHBDC（1991）、英国BS5400和中国公路桥涵通用规范(JTG D60-2004)进行比较。研究结果表明，随着桥梁曲率半径的增大，桥梁结构的基频也随之增大，但曲率半径在300米以上时，弯连续刚构桥的基频与直桥基本接近；随着曲率半径的增大，结构的挠度和弯矩最大值和冲击系数变化幅度相对较小，而结构的扭矩值和冲击系数变化较为明显，呈减小趋势；随着墩高的增大，最不利截面的最大值和冲击系数呈起伏分布；随着桥梁路面状况恶化，桥梁结构冲击系数有较大增幅；弯连续刚构桥在车载下各个控制截面的弯矩和扭矩冲击系数并不相等，呈起伏状分布。在C级路面不平整度下，各国规范偏于不安全，据此提出在今后规范编制中应加入路面不平整度影响的建议。论文通过对高墩大跨弯连续刚构桥车载下的冲击系数研究，可供此类桥梁冲击系数的计算提供参考，也可为同类桥梁设计、检测和加固维修提供技术支持。

高墩大跨弯连续刚构桥冲击系数研究

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