洪水作用下简支箱型梁桥结构安全性研究

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1、洪水作用下简支箱型梁桥结构安全性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：邵鹏指导教师：陈朝晖教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月StudyonSafetyofSimplySupportedBoxGirderBridgeStructureUndertheActionofFloodAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineer

2、ingByShaoPengSupervisedbyProf.ChenZhaohuiSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要由于强降雨导致的洪水冲击会对跨越冲沟、河道的桥梁安全产生严重威胁，这已引起世界各国的关注。特别是在山地城市，对于应用较为普遍的简支箱型梁桥在遭遇洪水袭击时，水毁现象尤为严重。但目前针对公路桥梁结构的抗洪研究较少，已不能满足实际工程的抗洪

3、应用要求。因此，洪水作用下针对简支箱型梁桥结构进行安全性研究是很有必要的。本文根据明渠中沿水平与竖向的洪水流速分布特点计算了洪水对桥梁的水平与竖向作用，分析了简支箱型梁桥在洪水冲击下的破坏特征与失效机制，提出了具有代表性的破坏模式，包括：支座剪切模式、支座滑动模式和上部结构倾覆模式，并建立了针对桥梁主要失效模式的功能函数表达式。以一座两跨简支箱型梁桥为例，考虑了洪水荷载及结构抗力的不确定性，研究了洪水流速及其变异性、桥梁淹没水位等关键参数对桥梁可靠度的影响，最后对各失效模式间的相关性及桥梁体系可靠度进行了分析。分析

4、结果可为同类桥梁结构的抗洪设计理论提供依据。本文分析得到的主要结论有：①简支箱型梁桥三种失效模式的可靠指标均随洪水流速v的增大而减小，m但各可靠指标曲线的下降趋势不同；三种失效模式中，上部结构倾覆破坏的可靠指标相对较大，桥梁完全被淹没时，支座滑动破坏的可靠指标最小，而在75%、50%、25%三种桥梁淹没水位下，支座剪切破坏的可靠指标则最小；②不同流速变异系数以及不同洪水淹没高度下，桥梁结构各失效模式的可靠指标均随流速的增大而减小。洪水流速的变异系数及淹没高度对桥梁结构的可靠性有较大影响，同一流速下，流速的变异系数

5、越大，桥梁淹没水位越高，各失效模式的可靠指标越小，对桥梁的安全性越不利；③洪水流速、流速变异性及桥梁淹没水位是影响简支箱型梁桥结构体系可靠度或安全性能的关键因素。桥梁结构体系失效概率P随淹没水位高度的增加而增f大，随洪水流速及其变异性的增大而增大，即桥梁被洪水淹没部分越多，洪水流速越大，水流波动性越强，桥梁结构越易发生破坏，这与大量桥梁水毁实例的破坏特征相符。关键词：简支箱型梁桥，洪水流速，洪水荷载，失效模式，可靠度I英文摘要ABSTRACTThefloodimpactcausedbytheheavyrainfal

6、ls,producingaseriousthreattothesafetyofthebridgeacrossthegullyorthechannel,whichhasattractedworldwideattention.Especiallyinthemountainouscity,forthecommonsimplysupportedboxgirderbridge,whenfloodattacks,waterdamagephenomenonisparticularlyserious.Butnowthefloodp

7、reventionstudyforhighwaybridgeconstructionisless,hasbeenunabletomeettherequirementofthefloodpreventionapplicationforthepracticalengineering.Therefore,itisnecessarytostudythesafetyofthesimplysupportedboxgirderbridgestructureundertheactionofflood.Thispapercalcul

8、atedthehorizontalandverticalforceofbridgeatfloodstateaccordingtothehorizontalandverticalvelocitydistributioninopenchannel,andanalyzedthedamagecharacteristicsandfailuremechanismsoft