橋梁復雜結構空間分析設計方法研究與應用.pdf

1、湖南大學博士后士學位論文橋梁復雜結構空間分析設計方法研究與應用姓名：戴公連申請學位級別：博士后士專業(yè)：土木工程指導教師：鄒銀生2001.5.1第一章緒論第一節(jié)研究橋梁結構空間分析方法及設計程序的必要性隨著我國交通事業(yè)和城市建設的迅速發(fā)展，新的橋梁結構形式不斷涌現，工程技術人員在進行橋梁結構設計時，對結構的內力分析計算提出了更高的要求。從70年代開始，我國自行研制了面向橋梁結構設計實踐的“橋梁綜合計算程序”【1’”l，它采用平面偏一LL梁

2、元離散結構，考慮了橋梁結構的施工過程和荷載情況，通用性強。自動化程度高，在橋梁結構設計中發(fā)揮了重要作用。坦是，由于它采用平面桿系內力分析模塊，在一些新的橋式應用上呈現出很大的局飆蛙。如在城市橋梁建設中，由于道路線型限制，同時追求結構美觀，橋梁上部結構的選型已日益采用箱形截面連續(xù)粱結構，出現了許多寬箱粱橋(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。如何合理確定結構的支承體系、支座位置設置及偏

3、心調整、活載內力、偏載對結構受力的影響等問題常使設計工程師感到無所適從，而急待解決“”。又如設計單拱面預應力混凝土系桿拱橋或鋼管拱橋時，必須知道使用荷載作用下縱粱內力、橫梁內力、支座反力的大??；拱的面內、面外穩(wěn)定承載力、拱肋間橫撐的數量及剛度等。應用平面分析方法及程序僅能計算出總的支座反力，麗不能計算出每個支座反力大??；僅能計算出縱梁內力而無法得到橫粱內力；僅能給出拱肋的使用階段內力而無法計算拱肋的面內、面外穩(wěn)定極限承載力，從而導致了結

4、構設計上的許多困難l，4】。再如設計斜拉橋結構時，設計工程師除必須知道使用荷載作用下縱梁內力、橫粱內力、支座反力的大小外，還應考慮施工過程中由于拉索力的不均勻對橫梁產生的影響，成橋后換索時橋梁的通行情況等。應用平面分析方法及程序對這些情況下的受力不能得到滿意的解答，必須通過空間分析計算才能解決。復雜結構空間內力計算方法及程序，國內外已做過～定程度的研究。如可以借助SAP系列、AD／NA、ANASIS系列分析程序對某～特定結構進行力學分析

5、，但這些程序很難模擬橋梁結構在施工階段及成橋階段的工作情況。諸如，結構體系轉換，預應力損失，預應力及徐變引起的次內力，活載的影響面加載等；同時這些分析程序計算的結果文件龐大，整理起來十分麻煩，不便橋梁設計人員采用B”J。在我國目前進行基礎設施建設中，迫切需要在國內、外已有的研究成果基礎上形成一套較為通用又便于工程技術人員使用的橋梁結構空間分析方法及設計程序’12∞，“j，提出復雜橋梁結構設汁的一般性原則和規(guī)定，作為橋梁設計規(guī)范的補充和完

6、善。鑒于此，我們針對橋梁結構設計中存在的以上問題。在長期教學、科研及生產實踐的基礎上，開發(fā)了一套橋粱結構空間內力分析與設計程序，并在實際生產中得到了應用。為了驗證分析程序的正確性，專題組進行了模型試驗及現場橋梁試驗進行的主要試驗有：2個12m長，34m寬的單拱面預應力混凝土箱拱組合體系橋模型試驗；1個12m長，12m寬的兩跨混凝土斜拉橋模型試驗；1個按l：3比例縮尺的混凝土斜拉橋節(jié)段模型試驗；1個按l：6比例縮尺的鋼混組合橋面無背索斜拉