大跨连续刚构桥静动力计算分析和长期下挠问题探讨

国内图书分类号：TU448.14密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文大跨连续刚构桥静动力计算分析和长期下挠问题探讨年级二〇一一级姓名何小军申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师郑凯锋教授二〇一三年九月ClassifiedIndex：TU448.14U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTATIC&DYNAMICANALYSISANDDISCUSSIONOFLONG-TERMDEFLECTIONFORLONG-SPANCONTINUOUSRIGID-FRAMEDBRIDGEGrade:CivilEngineering2011Candidate:HEXiaojunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringScienceSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:Prof.ZHENGKaifengSeptember,2013西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)采用MIDAS/CIVIL2012有限元软件建立江口嘉陵江大桥基于梁单元的施工全过程有限元模型，计算分析典型施工阶段和成桥运营阶段结构静动力效应；(2)采用ALGOR有限元软件建立江口嘉陵江大桥基于实体和杆单元的全桥组合单元详细模型（共637002个单元），计算分析零号块在最大悬臂状态和成桥状态的复杂应力；(3)对江口嘉陵江大桥的长期变形进行计算，着重分析混凝土徐变效应、预应力损失和活载超载对长期变形的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要论文以江口嘉陵江大桥为工程背景，计算分析大跨连续刚构桥施工过程和成桥运营阶段静动力效应，详细计算零号块局部复杂应力，并初步探讨该类桥梁长期下挠问题。首先，论文采用大型有限元分析软件MIDAS/CIVIL2012建立大跨连续刚构桥全桥基于梁单元的有限元模型，计算分析典型施工阶段和成桥运营阶段结构的内力与变形。其次，模拟桩-土作用和墩-水作用，对最大悬臂状态和成桥状态进行自振特性分析，比较上述两种作用对于成桥状态自振特性的影响，并分别采用反应谱方法和时程方法计算分析该桥的地震响应。再次，采用ALGOR有限元软件建立该桥基于实体和杆单元的全桥大规模组合单元详细模型（共637002个单元），计算分析零号块在最大悬臂状态和成桥状态的复杂应力。最后，计算该桥的长期变形，着重分析混凝土徐变效应、预应力损失和活载超载对长期变形的影响；基于上述计算分析，提出减小长期变形的建议。关键词：连续刚构桥；施工全过程仿真；地震响应；局部应力分析；长期变形西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTheaimofthisthesiswastostudythestaticanddynamicanalysisoflong-spancontinuousrigid-framedbridgebothduringitsconstructionsandfinishedstage,anditspartialcomplexstressofthezero-block,andtopreliminarydiscussitslong-termdeflection,andtherecentlyfinisheddesignofJiangkouJialingRiverBridgewasemployedasengineeringbackground.Firstly,afiniteelementmodeloftheentirebridgebasedonbeamelementswasestablishedusingtheMIDAS/CIVIL2012.Theevolvinginternalforcesanddeformationsofthebridgeduringconstructions,aswellasinthefinishedstage,wereanalyzed.Secondly,freevibrationcharacteristicsofthelargestcantileverstageandinitsfinishedstagewereanalyzedwiththeconsiderationofpile-soilinteractionandpier-waterinteraction.Theirinfluencesonfreevibrationcharacteristicsinfinishedstagewerealsocompared.Baseduponthis,boththeresponsespectrummethodandtime-historymethodwereappliedtostudyitsseismicresponse.Thirdly,anintegratedfiniteelementmodeloftheentirebridgewasestablishedusingALGORfiniteelementsoftware,includingsolidelementandtrusselement(637,002elements).Detailedstressdistributionsofthezero-blockinthelargestcantileverstageandinitsfinishedstagewereanalyzed.Finally,thelong-termdeflectionofthisbridgewasanalyzed,andeffectsofconcretecreep,prestressingtendonlossandoverloadedvehicularweretakenintoconsideration.Basedontheabovecalculationandanalysis,suggestionsofreducingthelong-termdeflectionwereproposed.Keywords:continuousrigid-framedbridge;constructionprocesssimulation;seismicresponse;partialstressanalysis;long-termdeflection西南交通大学硕士研究生学位论文第III页目录第1章绪论............................................................................................................................11.1引言...........................................................................................................................11.2大跨连续刚构桥的发展历程...................................................................................11.3大跨连续刚构桥的结构特点...................................................................................21.4大跨连续刚构桥主梁长期过量下挠问题...............................................................21.5本文主要研究内容...................................................................................................4第2章大跨连续刚构桥设计方案和施工与运营计算建模................................................52.1引言...........................................................................................................................52.2设计方案...................................................................................................................52.3施工阶段划分...........................................................................................................62.4施工全过程建模.......................................................................................................82.4.1有限元模型的建立.........................................................................................82.4.2边界条件和临时连接的模拟.........................................................................82.4.3施工阶段荷载和合龙施工的模拟.................................................................92.4.4模型中材料参数的定义.................................................................................92.5桩-土作用和墩-水相互作用的模拟......................................................................102.5.1桩-土相互作用的模拟..................................................................................102.5.2墩-水相互作用的模拟..................................................................................112.6本章小结..................................................