發(fā)布時間：2020-07-29 08:30

【摘要】：在橋梁建設(shè)過程中,為滿足特定建橋條件、解決實際困難、突破結(jié)構(gòu)應(yīng)用的瓶頸,橋梁工程師們不斷地探索創(chuàng)新,對橋梁結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行改變、組合或受力形態(tài)進(jìn)行變化,橋梁結(jié)構(gòu)體系也更加多樣化。T構(gòu)-系桿拱組合體系橋是為了更好地適應(yīng)平坦的、不宜設(shè)置過大邊跨的地形條件,在已有下承式拱橋基礎(chǔ)上提出的一種極具特色的新型組合體系拱橋。本文以兩個混凝土 T構(gòu)-系桿拱組合體系橋方案——大連虎灘灣大橋和盤錦中橋為背景工程,對該橋型的靜力性能、影響參數(shù)、極限承載力、地震響應(yīng)及減震方案展開研究,主要內(nèi)容如下:(1)對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋的合理拱軸線進(jìn)行了研究,在拱肋自重和吊桿集中力作用下其合理拱軸線為分段懸鏈線,編制程序計算變截面拱在拱肋自重和吊桿集中力作用下的合理拱軸線,并給出水平力和豎向力迭代初值的取值建議,提高程序的收斂速度。討論了確定合理拱軸線的荷載工況,對與恒載對應(yīng)的分段懸鏈線和與恒載加1/2活載對應(yīng)的分段懸鏈線,在恒載和活載作用下的拱肋內(nèi)力進(jìn)行比較分析。對等截面拱在拱肋自重和橋面系荷載作用下合理拱軸線的計算進(jìn)行簡化,給出了三段懸鏈線的方程表達(dá)。(2)結(jié)合大連虎灘灣大橋方案和盤錦中橋方案的背景工程,將T構(gòu)-系桿拱組合體系橋與同等跨徑的連續(xù)梁拱組合體系橋和剛架系桿拱橋進(jìn)行比較分析,總結(jié)了 T構(gòu)-系桿拱組合體系橋的受力特點和設(shè)計關(guān)鍵點,并對施工方案進(jìn)行初步探討。推導(dǎo)了三段懸鏈線拱在拱肋自重和橋面系部分均布荷載作用下的內(nèi)力計算公式,并對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋的靜力參數(shù)進(jìn)行分析。(3)建立了大連虎灘灣大橋和盤錦中橋的全橋有限元模型。首先,按照恒載和活載同時增大的加載方式,分別對兩座混凝土 T構(gòu)-系桿拱組合體系橋的彈性穩(wěn)定和考慮雙重非線性的極限承載力進(jìn)行了分析。其次,按照恒載不變、只增大活載的方式,分別探討了活載分布方式對兩座混凝土 T構(gòu)-系桿拱組合體系橋極限承載力的影響。最后,對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋在兩種加載方式和兩種活載分布方式時的破壞過程進(jìn)行總結(jié),得到了 T構(gòu)-系桿拱組合體系橋極限承載力的控制因素,并給出提高結(jié)構(gòu)極限承載力的措施。(4)以盤錦中橋為背景,分別對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋在縱向、橫向和豎向地震輸入下的地震響應(yīng)分析,并對幾何非線性對地震響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,幾何非線性對鋼梁的地震響應(yīng)影響較大,對拱肋的地震響應(yīng)有一定影響,對橋墩的地震響應(yīng)影響較小,地震響應(yīng)計算時應(yīng)該考慮幾何非線性的影響。鋼-混主梁之間的支座約束條件是T構(gòu)-系桿拱組合體系橋減震要重點解決的問題。(5)針對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋地震響應(yīng)的特點,以盤錦中橋為背景,重點對T構(gòu)-系桿拱組合體系橋的順橋向和橫橋向減震措施、阻尼器參數(shù)選擇以及幾何非線性對減震后結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響展開了詳細(xì)的研究。結(jié)果表明,阻尼指數(shù)和速度指數(shù)需要合理搭配,才能發(fā)揮較好的減震效果,較大的阻尼系數(shù)不宜與過小的速度指數(shù)搭配�？紤]幾何非線性的影響,帶剪力鍵的支座和粘滯阻尼器方案存在地震后不能復(fù)位的問題。彈簧和粘滯阻尼器并聯(lián)方案震后可復(fù)位,但粘滯阻尼器正常使用狀態(tài)下存在過于頻繁振動的問題。針對這兩個方案存在的問題,本文提出了帶剪力鍵的熔斷支座、彈簧與粘滯阻尼器并聯(lián)的橫向組合減震方案。比較分析了剪力鍵支座和粘滯阻尼器組合、彈簧和粘滯阻尼器并聯(lián)以及帶剪力鍵的熔斷支座、彈簧與粘滯阻尼器聯(lián)合控制方案三種橫向減震方案的減震效果。結(jié)果表明,三種橫向減震方案的減震效果沒有顯著差別。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U448.225
【圖文】：

逑５１８ｍ，矢高為１０９．７ｍ，矢跨比為１／４．７２２。主拱圈為鋼桁架，拱頂處桁架高１０．３７ｍ，拱逡逑腳處桁架高１６．１６ｍ。１９７７年建成通車，見圖１．２。逡逑重慶萬縣長江大橋［４］為上承式拱橋，是目前世界跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。橋面逡逑距江面高１４０ｍ，橋面寬度為２４ｍ，主拱圈跨徑為４２０ｍ，矢高為８４ｍ，矢跨比為１／５，逡逑懸鏈線拱軸系數(shù)為１．６０。拱圈截面高度為７ｍ，寬度為１６ｍ，以鋼管混凝土桁架拱為勁逡逑性骨架外包Ｃ６０混凝土，形成單箱三室的箱型截面。１９９７年建成通車，見圖１．３。逡逑１邋］一人逡逑圖１．２美國新河谷橋邐圖１．３萬縣長江大橋逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｎｅｗ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｇｏｒｇｅ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋ｉｎ邐Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｗａｎｘｉａｎ邋Ｙａｎｇｔｚｅ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑Ａｍｅｒｉｃａ逡逑銅瓦門大橋［５］是一座中承式鋼管混凝土拱橋，位于浙江寧波市象山縣。橋面寬度為逡逑１０ｍ，主跨為２３８ｍ，矢高為４９．３５ｍ，矢跨比為１／４．８２２。主拱肋橫向內(nèi)傾８．５°，拱頂逡逑中心距為２．７０３ｍ，拱肋采用單片桁架。丨９９９年建成通車，見圖丨．４。逡逑上海盧浦大橋［６１為１００ｍ＋５５０ｍ＋１００ｍ的三跨中承式鋼箱系桿拱橋

逑５１８ｍ，矢高為１０９．７ｍ，矢跨比為１／４．７２２。主拱圈為鋼桁架，拱頂處桁架高１０．３７ｍ，拱逡逑腳處桁架高１６．１６ｍ。１９７７年建成通車，見圖１．２。逡逑重慶萬縣長江大橋［４］為上承式拱橋，是目前世界跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋。橋面逡逑距江面高１４０ｍ，橋面寬度為２４ｍ，主拱圈跨徑為４２０ｍ，矢高為８４ｍ，矢跨比為１／５，逡逑懸鏈線拱軸系數(shù)為１．６０。拱圈截面高度為７ｍ，寬度為１６ｍ，以鋼管混凝土桁架拱為勁逡逑性骨架外包Ｃ６０混凝土，形成單箱三室的箱型截面。１９９７年建成通車，見圖１．３。逡逑１邋］一人逡逑圖１．２美國新河谷橋邐圖１．３萬縣長江大橋逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｎｅｗ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｇｏｒｇｅ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋ｉｎ邐Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｗａｎｘｉａｎ邋Ｙａｎｇｔｚｅ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｂｒｉｄｇｅ逡逑Ａｍｅｒｉｃａ逡逑銅瓦門大橋［５］是一座中承式鋼管混凝土拱橋，位于浙江寧波市象山縣。橋面寬度為逡逑１０ｍ，主跨為２３８ｍ，矢高為４９．３５ｍ，矢跨比為１／４．８２２。主拱肋橫向內(nèi)傾８．５°，拱頂逡逑中心距為２．７０３ｍ，拱肋采用單片桁架。丨９９９年建成通車，見圖丨．４。逡逑上海盧浦大橋［６１為１００ｍ＋５５０ｍ＋１００ｍ的三跨中承式鋼箱系桿拱橋

逡逑肋截面采用異形鋼箱截面，外形尺寸３．８ｍＸ６．４ｍ。２０１３年建成通車，見圖１．６。逡逑圖１．６莊河干溝大橋逡逑Ｆｉｇ．１．６邋Ｇａｎ邋ｇｏｕ邋Ｂｒｉｄｇｅ邋ｉｎ邋Ｄａｌｉａｎ逡逑另一方面，從拱橋的結(jié)構(gòu)體系發(fā)展歷程來看，拱橋最早的結(jié)構(gòu)形式比較簡單，水平逡逑推力由墩臺或基礎(chǔ)承受，為有推力拱，稱之為簡單體系拱。其主要特點是荷載主要由主逡逑拱承擔(dān)，橋面系是局部受力與傳力結(jié)構(gòu)，不考慮橋面系與主拱的聯(lián)合受力。．，簡單體系拱逡逑因拱腳處產(chǎn)生水平推力，所以難以適應(yīng)軟土地基，極大地限制了它的發(fā)展。逡逑為了適應(yīng)軟土地基，通過改變拱結(jié)構(gòu)的外部約束條件，水平推力由系梁承擔(dān)，形成逡逑了梁拱組合體系橋。我國首座公路梁拱組合體系橋是１９２２年建成的天津楊村（今武清逡逑縣）的雙龍橋，是３孔鋼筋混凝土下承式梁拱組合體系橋。在高強鋼絲預(yù)應(yīng)力索作為系逡逑桿應(yīng)用到梁拱組合體系橋中之后，各種形式的梁拱組合體系橋不斷在我國涌現(xiàn)［８］。逡逑梁拱組合體系橋分為簡支梁拱組合體系橋、懸臂梁拱組合體系橋和連續(xù)梁拱組合體逡逑系橋［９］。簡支梁拱組合體系橋只用于下承式

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2773703