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高墩大跨连续刚构桥模型试验研究

作　者: 路亚军
导　师: 罗娜
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 高墩大跨连续刚构模型桥相似理论有限元模型应力测试
分类号: U448.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

山岭重丘区高等级公路跨越深沟峡谷时或特殊的引桥,经常会出现高桥墩或特高墩与大跨度相结合的情况。预应力混凝土连续刚构桥由于其较强的地形适应能力,跨越能力大,造价合理。因此高墩大跨连续刚构桥梁的在跨越深沟峡谷河流中得到广泛的应用,关于此桥型相关问题也在被深入的研究和探讨。其中按照结构模型试验理论,几何相似理论和物理相似理论建立结构的实体比例模型,对于高墩连续刚构桥梁的设计经验的积累、计算理论的合理性和正确性有着重要的验证意义,对该类型桥梁在施工过程中的变形和应力监测和其变化规律对实际工程有着着重要指导意义。模型是仿照实体原型(真实结构)并按照一定的几何相似比例关系复制而成的代表物,它具有真实结构的部分或全部的特征。通过对模型的试验,可以得到与真实结构相似的工作情况和工作状态,进而对真实结构物的工作性能进行了解和研究。本文介绍了模型的理论基础——相似现象的三个定理及模型静、动力试验必须遵循的准则,并在此基础上确立了模型试验的相似常数。详细论述了高墩大跨连续刚构桥整体模型的设计、制作及静力试验的目的、内容、加载步骤、试验设备、数据采集系统。本模型上部结构是以西部大通道包(头)北(海)线老庄河大桥为蓝本,下部结构是以包北线洛河特大桥为蓝本。其中老庄河大桥主跨170m,边跨约100m,洛河特大桥墩高达142m。以这两座桥梁为蓝本的模拟桥做1/10全桥模型试验。通过模型试验采集模型桥在五个不同的荷载工况下关键截面的应变变化,主要测试了桥梁最大悬臂T构、中边跨合拢、桥梁二期恒载和活载工况在试验荷载作用下的应力和位移。分析中建立三维有限元模型,通过有限元软件结合试验测试数据进行对比分析,进而得到在每个工况下的应力表现。为验证工程实际受力和评价大桥的后期运营性能提供支持。最后对该模型桥试验误差和模型试验中应该注意的一些问题进行讨论和建议。本论文的工作为高墩大跨连续刚构桥的工作性能得到全面了解,为评价桥梁今后的运营性能提供了初步数据,并积累了一定的科研资料。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章概述  10-16
  1.1 高墩大跨连续刚构桥的现状与发展概况  10-13
  1.2 连续刚构桥梁应力研究目的及意义  13-14
  1.3 问题的提出  14-16
第二章高墩大跨连续刚构桥模型试验  16-36
  2.1 相似理论基本原理  16-32
    2.1.1 相似理论的要点和特性  16-28
    2.1.2 实桥概括  28-29
    2.1.3 模型设计与制作  29-32
  2.2 模型桥试验设计  32-35
    2.2.1 各工况内力测试  32-35
    2.2.2 工况荷载加载原则  35
  2.3 小结  35-36
第三章模型桥试验及应力分析  36-50
  3.1 模型桥概括  36-37
  3.2 实例模型桥有限元模型的建立  37-38
  3.3 实例桥梁有限元模型的内力及应力分析  38-46
    3.3.1 工况1状态下模型桥结构的应力及变形分析  38-39
    3.3.2 工况2状态下模型桥结构的应力及变形分析  39-41
    3.3.3 工况3状态下模型桥结构的应力及变形分析  41-42
    3.3.4 工况4状态下模型桥结构的应力及变形分析  42-44
    3.3.5 工况5状态下模型桥结构的应力及变形分析  44-46
  3.4 应力计算对比分析  46-48
  3.5 小结  48-50
第四章模型桥试验测试数据分析  50-70
  4.1 施工阶段箱梁应力测试  51-64
    4.1.1 理论应力分析  51-53
    4.1.2 应力数据对比分析  53-55
    4.1.3 施工阶段局部箱梁截面应力测试研究  55-64
  4.2 桥梁运营阶段存在的问题  64-67
  4.3 桥梁运营状态评价  67-69
  4.4 小结  69-70
第五章结论与展望  70-72
  5.1 主要结论  70-71
  5.2 进一步研究建议  71-72
参考文献  72-74
致谢  74

高墩大跨连续刚构桥模型试验研究

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