独柱高墩曲线梁桥抗倾覆分析

作     者：郑淳 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩西

授予年度：2021年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：独柱墩连续梁桥 倾覆效应向量 变形体理论 

摘      要：随着我国城市交通发展的日新月异,高架桥和城市立交越来越多地出现在人们的视野中。受制于墩柱本身直径限制,相较于其他形式连续梁桥,独柱墩梁桥的抗倾覆承载力大打折扣。加之我国人多车多的国情,就形成了严重的安全隐患并造成了巨大的人身财产损失。我国也在其后也编写了防止梁桥出现此类破坏的限制性规定,但由于研究还不够深入,现行规范的计算表达式仍停留在较为单一的完全变形体转动理论上,且对倾覆形式的考虑欠妥。基于以上现状,本文参考相关资料,对上部结构倾覆可能出现的破坏形式进行了归纳总结,并从中提取了反映上部结构倾覆模式的倾覆效应向量,包括对整体倾覆、支座局部应力状态、上部结构滑移情况及上部结构倾角的定量表示。基于此向量,对每个倾覆模式分项的倾覆作用效应和抗倾覆作用效应的表达式进行了数学推导,形成了一套比较完备的抗倾覆计算体系。本文以合川渠江大桥南引桥为参考依据,结合采用Midas/Civil软件进行主梁建模、采用Ansys软件进行支座细部建模而得到的有限元数值仿真数据,计算了独柱墩连续梁桥在不同曲率半径、支座间距下,每个倾覆模式分项与偏心荷载大小的关系及各分项的临界失效荷载大小,对倾覆效应向量中的各因素进行了相关性探讨,得出了曲率半径、支座间距、墩高以及支座强度对于结构抗倾覆稳定性的影响,描述了多因素影响下上部结构的倾覆形态,指出了整体倾覆和支座挤出是上部结构倾覆的控制因素,在支座强度不足时,破坏临界荷载将大幅降低。本文对上部结构和支座布置的设计提出了建议,从倾覆效应向量的角度论证了曲线梁桥跨中采用点铰支承的合理性。本文还对独柱墩连续梁桥基于倾覆效应向量的抗倾覆承载能力以及现行规范方式进行了对比分析,说明了现行规范中对支座不能出现脱空的要求浪费了上部结构的抗倾覆能力;同时指出了现行规范方法中采用的基于完全变形体体转动理论的稳定性系数法高估了支座间距扩大对抗倾覆承载能力的提高水平。