高墩曲线连续刚构箱梁桥空间行为分析

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1、‘L;，叠，StudyonSpatialBehaviourofCurvedContinuousRigidFrameBox--girderBridgewithHigh··PierADissertationSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate：ZhangZhixinSupervisor：Prof．HeShuan—haiProf．YangYunChang’anUniversity,Xi’an，China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的

2、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者龆琴水善，秆舢删7日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：诛z．未；『加f雷年J7月y厂日导师签跏1o年IL月2，r日马摘要我国目前对高墩大跨径预应力混凝土弯连续刚构桥的研究才刚刚起步。对于箱梁桥的研

3、究，既有直桥也有弯桥，既有平面分析加局部空间分析，也有纯空间分析。但是对于弯桥预应力结构，采用纯空间分析的比较少；进一步分阶段、分工况进行空间分析的就更为缺乏。对于一般的直桥采用平面程序辅助局部空间分析即可满足设计计算要求，对于弯桥则必须采用空间分析。目前对高墩大跨弯连续刚构桥结构分析的研究主要集中在剪力滞分析、扭转分析、空间局部分析等方面，该类研究基本上是围绕单因素展开的，分析方法和成果已相对成熟，但均为“平面杆系加局部分析”和“不完全空间的三维单元”，无法达到全结构的仿真分析。本文为西部交通建设科技项目“高墩大跨径弯桥设计与施工技术的研究”的理论支撑，利用项目组自编的桥梁结构空

4、间分析软件(BridgeKF)，将空间实体单元提高到梁单元的简单程度，实现了预应力自动计算、分阶段模拟施工过程、自动动态规划活载；给出了基于BddgeKF的实体单元分析的建模方法，针对高墩大跨径预应力曲线连续刚构箱梁桥结构进行了大量的数值计算分析，系统地研究了此类桥梁的空间力学行为规律，为高墩大跨径弯桥设计和施工打下了理论基础。本文的主要研究工作有：在国内外研究成果基础上，对高墩曲线连续刚构箱梁桥空间行为进行了系统研究，为了符合工程设计习惯，紧密结合工程实际，在对高墩曲线连续刚构箱梁的荷载、温差、强迫位移、收缩徐变、动态规划、预应力及其损失和分阶段施工模拟等进行预分析后，主要针对高

5、墩曲线连续刚构箱梁的扭转、剪力滞效应、横向力学行为、薄壁墩力学行为和强迫位移下结构的反应等五个方面进行了深入探讨：(1)箱梁扭转方面主要研究了弯曲半径对箱梁扭矩、纵向弯矩、横向弯矩、竖向剪力的影响及变形分析，重点分析扭转效应。(2)剪力滞效应方面主要研究了半径、墩身高度、梁高比、宽跨比等因素对弯桥剪力滞效应的影响规律。(3)横向分析方面重点研究了箱梁结构横向应力和横向位移对荷载、弯曲半径、预应力和温差变化的反应。(4)薄壁高墩方面重点研究了曲线连续刚构箱梁结构的恒载、弯曲半径、预应力和温差变化对薄壁墩的影响。(5)强迫位移方面重点研究了结构边支点和主墩强迫位移对上部箱梁的影响。主要

6、创新性成果有：l、经过对不同半径的高墩曲线连续刚构箱梁进行分析，得出了弯曲半径对箱梁空间内力的影响规律。恒载作用下，受半径影响最大的是扭矩，其次是横向弯矩，对纵向弯矩和剪力影响较小；弯曲半径越小，扭矩越大，内外侧位移差越大，当弯曲半径小于800m时，扭矩和内外侧位移差增长趋势变大。活载作用下，受半径影响最大的是横向弯矩，其次是扭矩。半径小于800m(弯曲角大于18．30)后，对各项内力指标影响加剧。2、通过对高墩曲线连续刚构箱梁剪力滞效应的研究，给出了曲率半径、墩身高度、梁高比、宽跨比等因素对剪力滞效应的影响规律。恒载作用下，弯曲半径对箱梁顶底板的剪力滞系数影响很大，随着半径的减小

7、，内外径侧剪力滞效应响应增强。当半径大于1200m时，半径对箱梁剪力滞影响可忽略不计，当半径大于250m时，如不考虑曲率影响，采用平面程序按直桥计算的误差在25％以内。剪力滞还受墩高、宽跨比、梁高比因素影响。墩越高，剪力滞效应越明显，当高度达到40m后，对剪力滞影响趋于稳定。宽跨比越大，剪力滞效应越明显；梁高比越小，剪力滞影响越明显。3、箱梁结构横向应力和横向位移对荷载、弯曲半径、预应力和温差变化的反应的研究表明：横向应力受弯曲半径影响较大；半径越小，顶底板横向效应越