發(fā)布時(shí)間：2020-08-03 13:31

【摘要】：曲線梁橋憑借其眾多優(yōu)點(diǎn)而在城市立交橋、高架橋和高速公路匝道橋中有著廣泛的應(yīng)用。但由于其空間受力,在溫度和車輛作用下結(jié)構(gòu)變形計(jì)算理論相對(duì)復(fù)雜,導(dǎo)致近年來(lái)發(fā)生多起在超載、溫度以及離心力作用下的在役曲線梁橋倒塌或偏位事故。傳統(tǒng)傾覆機(jī)理研究還主要基于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)理論,將其簡(jiǎn)化為繞著某一固定的軸線轉(zhuǎn)動(dòng),誤差過(guò)大,無(wú)法滿足實(shí)際傾覆計(jì)算需要。而對(duì)于曲線梁橋,由于彎扭耦合、空間受力和大轉(zhuǎn)動(dòng),準(zhǔn)確的傾覆計(jì)算理論尚未得到實(shí)現(xiàn)。本文以兩座曲線梁橋和一座直線梁橋的倒塌事故為研究對(duì)象,開(kāi)展以下四個(gè)方面的研究:首先,開(kāi)展倒塌現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研取證工作,系統(tǒng)歸納總結(jié)可能的破壞模式,并建立相應(yīng)的傾覆判斷準(zhǔn)則;其次,綜合考慮箱梁變形體小轉(zhuǎn)動(dòng)和剛體大轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加,建立了綜合考慮豎向撓曲變形、徑向彎曲變形及扭轉(zhuǎn)變形的大轉(zhuǎn)動(dòng)曲線梁空間計(jì)算理論;第三,根據(jù)倒塌現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)上述計(jì)算理論進(jìn)行了驗(yàn)證,并對(duì)影響因素進(jìn)行了分析;最后,在對(duì)蕭山工人路匝道橋倒塌現(xiàn)場(chǎng)殘骸進(jìn)行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上提出基于殘骸間的接觸對(duì)及碰撞痕跡還原倒塌過(guò)程的事故取證方法。研究結(jié)果表明:(1)曲線梁橋抗傾覆作用主要包括小變形下箱梁變形體轉(zhuǎn)動(dòng)、箱梁自重和大轉(zhuǎn)動(dòng)三部分,其中支座尺寸和箱梁線型使得自重參與抗傾覆,而大轉(zhuǎn)動(dòng)引起端部抗扭支座反力重分布間接抗傾覆。(2)采用綜合考慮自重影響的剛體-變形體轉(zhuǎn)動(dòng)耦合的傾覆計(jì)算理論可以較為準(zhǔn)確的計(jì)算曲線梁橋傾覆承載力。(3)在橋梁事故調(diào)查中,將倒塌殘骸的接觸對(duì)與視頻觀察到的運(yùn)動(dòng)信息相結(jié)合,可以較好的還原倒塌過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U447
【圖文】：

快速發(fā)展的交通運(yùn)輸行業(yè)，導(dǎo)致車輛超載已成為較為普遍的現(xiàn)象。津晉高速匝道橋（2009 年 7 月）、浙江上虞春暉橋（2011 年 2 月）、哈爾濱高架橋鴻福路段上行匝道（2012 年 8 月）、廣東河源粵贛高速匝道橋（2015 年 6 月）、浙江蕭山工人路人行匝道橋（2017 年 4 月）等相繼發(fā)生倒塌，亟待建立橋梁橫向傾覆計(jì)算理論，一方面為橋梁抗傾覆設(shè)計(jì)提供理論支持，另一方面，指導(dǎo)橋梁抗傾覆加固，避免后續(xù)出現(xiàn)同類橋梁傾覆事故。部分案例如圖 1-1 所示。(a) 春暉匝道橋倒塌現(xiàn)場(chǎng) (b) 粵贛匝道橋倒塌現(xiàn)場(chǎng)

曲線梁橋傾覆計(jì)算理論與現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查研究Figure 2-18. Calculation of critical overturning load采用箱梁轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度然后滑動(dòng)作為判斷傾覆的準(zhǔn)則。箱梁在荷載作用下內(nèi)側(cè)（抗傾覆側(cè)）抗扭支座首先失效，此時(shí)抗傾覆力矩由外側(cè)（傾覆側(cè)）未失效的抗扭支座的支反力、箱梁自重以及行駛在內(nèi)側(cè)的車輛荷載提供，傾覆力矩由外側(cè)超載車輛提供，當(dāng)傾覆力矩大于抗傾覆力矩時(shí)，箱梁開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，抵抗傾覆。隨著剛體轉(zhuǎn)動(dòng)角度的增大，箱梁與支座間重力沿著接觸面向下的分力（下滑力）也逐漸增大，當(dāng)各橋墩（臺(tái)）上梁底和支座間的下滑力之和大于摩擦力之和時(shí)，箱梁開(kāi)始滑動(dòng)，橋梁發(fā)生傾覆。2.3.3 基于 MATLAB 編程求解橋墩反力由于基本方程推導(dǎo)過(guò)程中未知量較多，故在編寫(xiě)代碼過(guò)程中可采用 tmp 函數(shù)，將各個(gè)變量分別編寫(xiě)在各自的子程序中，最后再進(jìn)行組合運(yùn)算。如圖 2-19 所示。

浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文對(duì)其進(jìn)行矩陣運(yùn)算，求出中間橋墩反力向量 R。而聯(lián)端抗扭支座則因轉(zhuǎn)彎扭耦合效應(yīng)的存在，外側(cè)（傾覆側(cè)）的支座反力遠(yuǎn)大于內(nèi)側(cè)，而當(dāng)梁覆破壞極限狀態(tài)時(shí)，較大的轉(zhuǎn)動(dòng)角必定會(huì)使內(nèi)側(cè)抗扭支座脫空，反力聯(lián)端支座的反力可為計(jì)算體系總的豎向荷載減去中間支承的反力之和。

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本文編號(hào)：2779701