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高墩大跨预应力砼连续刚构桥施工稳定性分析

作者：杨善奎 Publish: 2007-9-27 Hits:-

【中文题名】

高墩大跨预应力砼连续刚构桥施工稳定性分析

【英文题名】

Stability Analysis of Prestressed Concrete Continuous Rigid Frame Bridges with High Piers and Large Span

【学科专业】

桥梁与隧道工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-27

【中关键词】

高墩,刚构桥,稳定性,非线性,承载力,

【英关键词】

High Piers,Rigid frame bridge,Stability,Nonlinear,Ultimate load-carrying capacity,

【分类导航】

交通运输>公路运输>桥涵工程>各种桥梁>桥梁：按结构分>刚构桥

【论文摘要】

近年来我国陆续兴建了不少连续刚构桥梁,该桥型开始向薄壁、高墩和大跨径趋势发展,这就使其稳定性问题日显突出,甚至有时对整个结构的受力起控制作用。若技术上处理不当,可能使结构产生局部失稳和整体失稳,导致结构丧失承载力,以致整体塌落,为了确保其安全使用,研究大跨径预应力砼连续刚构桥在施工过程中的稳定性问题就显得极其重要。本文以牛角坪双线特大桥为工程背景,围绕高墩连续刚构桥悬臂施工阶段中的稳定性问题展开研究,主要完成了以下几个方面的工作: (1)主墩自体稳定性分析研究:以桥墩竣工,梁部施工尚未开始时的2号主墩为研究对象,采用有限元计算软件ANSYS对该墩建立三维实体模型,比较分析墩中普通钢筋对墩自体稳定性的影响,找到了一种建模既简单又能保证计算精度的钢筋的模拟方式,为施工过程的稳定分析做准备工作及今后同类型计算分析提供建议和参考。并分析了墩在自重和风荷载共同作用下的特征值屈曲稳定。 (2)最大悬臂阶段非线性稳定性研究:考虑本桥的几何非线性和材料非线性,针对施工过程中荷载:施工荷载、节段重量施工误差、风载以及挂篮正常工作和跌落,考虑了四种可能的工况。对该桥最大悬臂施工阶段进行非线性屈...

【论文题纲】

摘要	5-6
Abstract	6-10
第1章绪论	10-26
1.1 引言	10
1.2 刚构桥的含义与特点	10-11
1.3 平衡悬臂施工技术的概念及演变	11-14
1.4 刚构桥的国内外发展状况	14-17
1.5 高墩、超高墩连续刚构桥	17-19
1.6 桥梁施工稳定性	19-24
1.6.1 因失稳而导致的桥梁施工事故	19-21
1.6.2 悬臂施工过程的稳定措施	21-22
1.6.3 稳定研究的发展历史和面临的问题	22-24
1.7 本文课题来源及研究内容	24-26
1.7.1 研究对象概况	24
1.7.2 研究的目的	24
1.7.3 本文研究内容及研究方法	24-26
第2章有限元稳定分析理论	26-36
2.1 概述	26-27
2.2 稳定问题求解方法评述	27-28
2.3 结构稳定性有限元分析理论	28-34
2.3.1 第一类稳定的线弹性有限元分析理论	28-30
2.3.2 第一类稳定的非线性有限元分析理论	30-31
2.3.3 第二类稳定有限元分析理论	31-34
2.4 失稳判别准则	34-35
2.5 稳定性评价指标	35-36
第3章基于ANSYS 的精细化有限元建模	36-47
3.1 工程概况	36-42
3.2 ANSYS 中预应力钢筋砼结构建模方法介绍	42
3.3 单元特性的介绍与选取	42-43
3.4 建模细节	43-47
3.4.1 上部梁结构	43-44
3.4.2 墩结构	44-45
3.4.3 有限元模型的建立	45-46
3.4.4 作者关于建模的经验总结	46-47
第4章施工各阶段特征值屈曲分析	47-61
4.1 分析的思路与方法	47
4.1.1 墩自体稳定性	47
4.1.2 施工各个阶段	47
4.2 荷载计算及模型相关参数	47-49
4.2.1 风荷载的计算	47-48
4.2.2 模型相关参数	48-49
4.3 计算模型	49-50
4.4 计算结果	50-61
4.4.1 墩自体稳定性	51-54
4.4.1.1 仅在重力作用下	51-53
4.4.1.2 在重力和风荷载共同作用下	53-54
4.4.2 施工各个阶段	54-61
4.4.2.1 有效预应力值的确定	54-56
4.4.2.2 各阶段屈曲特征值分析	56-61
第5章最大悬臂状态稳定性分析结论	61-80
5.1 分析的思路与方法	61-62
5.2 屈曲特征值分析	62-67
5.2.1 主要荷载计算	62-64
5.2.2 各工况具体荷载及加载系数	64
5.2.3 模型相关参数	64-65
5.2.4 计算模型	65
5.2.5 计算结果	65-67
5.3 非线性屈曲分析	67-80
5.3.1 非线性分析简介	67-71
5.3.1.1 材料非线性理论	67-70
5.3.1.2 非线性屈曲分析	70-71
5.3.2 材料特性	71-74
5.3.3 破坏准则及求解方法	74-75
5.3.4 稳定安全系数的定义	75-76
5.3.5 计算结果及分析	76-80
5.3.5.1 各工况最大竖向位移曲线	76-77
5.3.5.2 各工况最大 mises 应力曲线	77
5.3.5.3 各工况 mises 应力分布图	77-79
5.3.5.4 各工况失稳变形图	79-80
结论	80-82
一、成果及结论	80-81
二、尚需研究的部分	81-82
参考文献	82-86
附录A 攻读学位期间发表的学术论文	86-87
致谢	87

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.104447



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