發(fā)布時間：2020-08-03 13:16

【摘要】：鋼管混凝土曲弦桁梁橋具有構(gòu)件布置靈活、外形美觀、跨越能力強(qiáng)、承載能力大、結(jié)構(gòu)力學(xué)性能突出等優(yōu)點(diǎn),在橋梁工程中得以應(yīng)用。隨著橋梁服役時間的延長,橋梁性能逐步退化,需要對其進(jìn)行維修加固,以提升其服務(wù)能力。本文以某鋼管混凝土曲弦桁梁橋為研究對象,研究其加固前后自振特性和抗震性能的變化,為該類橋梁的抗震設(shè)計和加固方案的確定提供參考。本文完成的主要工作如下:1.根據(jù)鋼管混凝土曲弦桁梁橋的特點(diǎn),采用有限元軟件ANSYS建立2種跨徑(62m和122m)鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后的4個有限元模型。2.進(jìn)行鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后的自振特性分析,結(jié)果表明,加固后62m橋梁的基頻由1.741Hz提高至2.103Hz,122m橋梁的基頻由0.719Hz提高至0.773Hz,均表現(xiàn)為主桁面外橫向振動,說明該橋梁主桁橫向剛度相對較弱;橋梁加固后總體豎向剛度有所提高,其中橋面系豎向剛度和橋梁整體扭轉(zhuǎn)剛度提高較為顯著,主桁面外剛度提高不明顯。3.采用反應(yīng)譜法計算鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后的地震響應(yīng),結(jié)果表明:上弦固定端和3/4L位置是加固前橋梁抗震薄弱環(huán)節(jié),橫橋向位移較大,說明主桁橫向剛度相對較弱。橋梁的軸力和位移在加固后比加固前有所減小,說明加固后橋梁抗震性能有所改善,該加固措施能改善橋梁的抗震性能。4.采用動態(tài)時程分析方法計算鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后的地震響應(yīng),結(jié)果表明:加固前后橋梁內(nèi)力最大值均出現(xiàn)在上弦兩端位置處,橋梁的內(nèi)力和位移在加固后比加固前均有所減小;主桁橫向剛度相對較弱;不同地震波作用下的橋梁地震響應(yīng)存在一定差異,但基本規(guī)律大致相同。5.通過對比反應(yīng)譜法與動態(tài)時程分析法的計算結(jié)果可知,反應(yīng)譜法計算結(jié)果均小于動態(tài)時程分析法計算結(jié)果,但2種方法所得結(jié)果基本規(guī)律保持一致,均能反映鋼管混凝土曲弦桁梁橋的抗震性能。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U442.55
【圖文】：

2 鋼管混凝土曲弦桁梁橋有限元建模土曲弦桁梁橋有限元建模元方法對鋼管混凝土曲弦桁梁橋進(jìn)行相關(guān)學(xué)性能，建立合理的有限元模型是數(shù)值仿真是影響計算結(jié)果準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵要素，因有限元模型，是對其進(jìn)行動力特性和抗震元建模時主要考慮 3 個重要因素：橋梁的建模型的受力情況盡可能地與實際工程一何位置由總體坐標(biāo)系確定，本文在建模過2.1 所示，其中，X 方向為順橋向，以橋梁由橋向、Z 方向為豎橋向，且向上為 Z 正方向

圖 2.2 鋼管混凝土曲弦桁梁橋主橋該橋于 1995 年竣工，至今已運(yùn)行 20 余年，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該橋存在的問題是豎向剛度不足，橋梁豎向振動明顯，需要進(jìn)行加固改造，以提高橋豎向剛度。設(shè)計院給出了該橋的加固改造方案（以后簡稱加固方案）。為究加固方案對鋼管混凝土曲弦桁梁橋抗震性能的影響，本文以該主橋 62m和 122m 跨徑加固前后的橋梁為研究對象，采用有限元軟件 ANSYS 進(jìn)行仿擬分析，以了解鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后抗震性能的差異。.1.1 原橋工程概況1. 62m 跨徑橋梁（以后簡稱 62m 橋梁）概況桁梁最高高度為 12.066m。上弦采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管直徑 0.9m， 16mm，鋼管內(nèi)填充 C40 混凝土。下弦采用開口鋼箱梁，梁高 0.64m，頂m，底寬 0.56m，內(nèi)穿鋼絞線輔助抗拉，待鋼絞線張拉后，在下弦壓注 漿。腹桿采用Φ600×8mm、Φ600×12mm 和Φ600×16mm 空腹鋼管，橫撐采

設(shè)計院給出了該橋的加固改造方案（以后簡稱加固方案）。為了研究加固方案對鋼管混凝土曲弦桁梁橋抗震性能的影響，本文以該主橋 62m 跨徑和 122m 跨徑加固前后的橋梁為研究對象，采用有限元軟件 ANSYS 進(jìn)行仿真模擬分析，以了解鋼管混凝土曲弦桁梁橋加固前后抗震性能的差異。2.1.1.1 原橋工程概況1. 62m 跨徑橋梁（以后簡稱 62m 橋梁）概況桁梁最高高度為 12.066m。上弦采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管直徑 0.9m，壁厚 16mm，鋼管內(nèi)填充 C40 混凝土。下弦采用開口鋼箱梁，梁高 0.64m，頂寬0.8m，底寬 0.56m，內(nèi)穿鋼絞線輔助抗拉，待鋼絞線張拉后，在下弦壓注 C20砂漿。腹桿采用Φ600×8mm、Φ600×12mm 和Φ600×16mm 空腹鋼管，橫撐采用空腹鋼管。橫梁采用開口鋼箱梁，梁間距 5m，即 5m 設(shè)置 1 道橫梁。橋面板采用先在橫梁間平鋪5cm厚29cm寬預(yù)制板，后現(xiàn)澆成整體的方式形成整體橋面板。（1）主桁主桁主要截面尺寸如圖 2.3~圖 2.6 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2779684