橋梁復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用.pdf

1、湖南大學(xué)博士后士學(xué)位論文橋梁復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間分析設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用姓名：戴公連申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士后士專業(yè)：土木工程指導(dǎo)教師：鄒銀生2001.5.1第一章緒論第一節(jié)研究橋梁結(jié)構(gòu)空間分析方法及設(shè)計(jì)程序的必要性隨著我國(guó)交通事業(yè)和城市建設(shè)的迅速發(fā)展，新的橋梁結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，工程技術(shù)人員在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析計(jì)算提出了更高的要求。從70年代開始，我國(guó)自行研制了面向橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐的“橋梁綜合計(jì)算程序”【1’”l，它采用平面偏一LL梁

2、元離散結(jié)構(gòu)，考慮了橋梁結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程和荷載情況，通用性強(qiáng)。自動(dòng)化程度高，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用。坦是，由于它采用平面桿系內(nèi)力分析模塊，在一些新的橋式應(yīng)用上呈現(xiàn)出很大的局飆蛙。如在城市橋梁建設(shè)中，由于道路線型限制，同時(shí)追求結(jié)構(gòu)美觀，橋梁上部結(jié)構(gòu)的選型已日益采用箱形截面連續(xù)粱結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了許多寬箱粱橋(寬度大于跨度)，斜交粱橋及彎梁橋，這些橋式的內(nèi)力分析方法與傳統(tǒng)的T粟橋分析方法有很大不同。如何合理確定結(jié)構(gòu)的支承體系、支座位置設(shè)置及偏

3、心調(diào)整、活載內(nèi)力、偏載對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響等問(wèn)題常使設(shè)計(jì)工程師感到無(wú)所適從，而急待解決“”。又如設(shè)計(jì)單拱面預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋或鋼管拱橋時(shí)，必須知道使用荷載作用下縱粱內(nèi)力、橫梁內(nèi)力、支座反力的大??；拱的面內(nèi)、面外穩(wěn)定承載力、拱肋間橫撐的數(shù)量及剛度等。應(yīng)用平面分析方法及程序僅能計(jì)算出總的支座反力，麗不能計(jì)算出每個(gè)支座反力大小；僅能計(jì)算出縱梁內(nèi)力而無(wú)法得到橫粱內(nèi)力；僅能給出拱肋的使用階段內(nèi)力而無(wú)法計(jì)算拱肋的面內(nèi)、面外穩(wěn)定極限承載力，從而導(dǎo)致了結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)上的許多困難l，4】。再如設(shè)計(jì)斜拉橋結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)工程師除必須知道使用荷載作用下縱梁內(nèi)力、橫粱內(nèi)力、支座反力的大小外，還應(yīng)考慮施工過(guò)程中由于拉索力的不均勻?qū)M梁產(chǎn)生的影響，成橋后換索時(shí)橋梁的通行情況等。應(yīng)用平面分析方法及程序?qū)@些情況下的受力不能得到滿意的解答，必須通過(guò)空間分析計(jì)算才能解決。復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間內(nèi)力計(jì)算方法及程序，國(guó)內(nèi)外已做過(guò)～定程度的研究。如可以借助SAP系列、AD／NA、ANASIS系列分析程序?qū)δ场囟ńY(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析

5、，但這些程序很難模擬橋梁結(jié)構(gòu)在施工階段及成橋階段的工作情況。諸如，結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，預(yù)應(yīng)力損失，預(yù)應(yīng)力及徐變引起的次內(nèi)力，活載的影響面加載等；同時(shí)這些分析程序計(jì)算的結(jié)果文件龐大，整理起來(lái)十分麻煩，不便橋梁設(shè)計(jì)人員采用B”J。在我國(guó)目前進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，迫切需要在國(guó)內(nèi)、外已有的研究成果基礎(chǔ)上形成一套較為通用又便于工程技術(shù)人員使用的橋梁結(jié)構(gòu)空間分析方法及設(shè)計(jì)程序’12∞，“j，提出復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)汁的一般性原則和規(guī)定，作為橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的補(bǔ)充和完

6、善。鑒于此，我們針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的以上問(wèn)題。在長(zhǎng)期教學(xué)、科研及生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一套橋粱結(jié)構(gòu)空間內(nèi)力分析與設(shè)計(jì)程序，并在實(shí)際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。為了驗(yàn)證分析程序的正確性，專題組進(jìn)行了模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)橋梁試驗(yàn)進(jìn)行的主要試驗(yàn)有：2個(gè)12m長(zhǎng)，34m寬的單拱面預(yù)應(yīng)力混凝土箱拱組合體系橋模型試驗(yàn)；1個(gè)12m長(zhǎng)，12m寬的兩跨混凝土斜拉橋模型試驗(yàn)；1個(gè)按l：3比例縮尺的混凝土斜拉橋節(jié)段模型試驗(yàn)；1個(gè)按l：6比例縮尺的鋼混組合橋面無(wú)背索斜拉