1. 研究目的与意义
波肖凯龙[6]指出,对于跨径为40m的宽T梁桥设置5片横隔板就可以使各梁载荷分配均匀,继续增加横隔板对载荷分布已不明显。穆英才[7]指出横隔梁的设置能够改善桥梁的整体受力,但并不是越多越好,当横隔梁的个数大于7道时,对主梁受力改善不明显。现有结论仅针对相同刚度的新旧桥梁拼宽横隔板的研究,对于不等刚度拼宽T梁桥的研究缺失。沪昆高速昌傅至金鱼石(赣湘界)段改扩建项目,全线30m、40m跨径装配式T梁,均采用拓宽方案,由原来的单幅12.9m拓宽至22.4m。跨径30m装配式T梁,旧桥梁高1.9m,拼宽新桥梁高2m,相差10cm。跨径40m装配式T梁,旧桥梁高2.3m,拼宽新桥梁高2.5m,相差20cm。新、旧桥拼宽刚度不同,研究横隔板设置的道数对整体结构受力和施工尤为重要。以4x30m拼宽连续T梁桥为例,研究横隔板设置影响分析。
2. 课题关键问题和重难点
难点:
为研究横隔板在宽桥中的作用以及布置优化问题,根据新旧桥梁的设计图纸正确建立全桥梁格模型,分析横隔板设置3道-9道整个桥梁受力情况,改变其横隔板的位置和数量,根据计算结果分析不同刚度拼宽结构横隔板设置的最优方案。
拟解决的关键问题:
3. 国内外研究现状(文献综述)
步入21世纪以来,基于中国成熟的交通基建体系,桥梁在各种交通环境下起到了重要作用。据资料表示,我们国家的中小跨径桥梁大约占我国总体桥梁数量的80%,而使用最广泛的是制造简便的T形梁桥。相较于其他截面,顶板面积大、底板面积小的T形梁截面不仅可以提供充足的截面抗力,而且减小了截面自重,最大化利用了材料的力学性能。腹板底部的钢筋主要承受拉力,面积较大的顶板主要承受压力,使得T形梁抵抗弯曲变形的能力大幅提升。
对于整体多片式T形桥而言,横向联结是使多个单独T形梁协同工作的重要保障,使受力的各个T形梁内力分布均匀。其中,横隔板就是为保持横向联结、增强横向刚度而在梁之间设置的传力构件,横隔板自身通过变形协调,将荷载传递至各纵梁上,起到分配荷载的作用。横隔板传统施工方法是在现场采用现浇方式将横隔板与主梁连接起来,预留钢筋之间采用焊接方式加强连接。
在上个世纪中叶,部分国家认为可以减少或者不使用横隔板,我们国家也采用过不设置横隔板的T型梁桥,在经过使用后发现,不设置横隔板的桥梁相比正常设置横隔板的桥梁,在使用过程中在主梁梁肋和翼缘板的接缝处产生比较多的裂缝。通过实验与模拟,可以得出在直梁桥与曲梁桥的设计中横隔板是不可以缺少的。
4. 研究方案
一、课题题目
基于拼宽T梁桥的横隔板设置优化分析研究
二、研究的目的、意义、背景
波肖凯龙[6]指出,对于跨径为40m的宽T梁桥设置5片横隔板就可以使各梁载荷分配均匀,继续增加横隔板对载荷分布已不明显。穆英才[7]指出横隔梁的设置能够改善桥梁的整体受力,但并不是越多越好,当横隔梁的个数大于7道时,对主梁受力改善不明显。现有结论仅针对相同刚度的新旧桥梁拼宽横隔板的研究,对于不等刚度拼宽T梁桥的研究缺失。沪昆高速昌傅至金鱼石(赣湘界)段改扩建项目,全线30m、40m跨径装配式T梁,均采用拓宽方案,由原来的单幅12.9m拓宽至22.4m。跨径30m装配式T梁,旧桥梁高1.9m,拼宽新桥梁高2m,相差10cm。跨径40m装配式T梁,旧桥梁高2.3m,拼宽新桥梁高2.5m,相差20cm。新、旧桥拼宽刚度不同,研究横隔板设置的道数对整体结构受力和施工尤为重要。以4x30m拼宽连续T梁桥为例,研究横隔板设置影响分析。
三、研究思路和方法
1.由于T梁制作相对简单,工艺成熟,支座简单平稳,受力明确,所以T梁的利用率很高;
2.为研究横隔板在宽桥中的作用以及布置优化问题,根据新旧桥梁的设计图纸正确建立全桥梁格模型,梁格法是用一个等效梁格来代表上部结构,把分散在每一区段内的弯曲和抗扭刚度假定集中于最邻近的等效的梁格内,而横向刚度则集中于横向梁内。在任一梁格内的弯剪扭等于该梁所代表的板部分的截面上应力的合力。预制拼装T梁桥的设计计算最常用的方法是求出每片梁的移动荷载横向分布系数,然后建立单梁模型进行设计计算,过程简单、方便;Midas Civil建模步骤(空间梁格计算)1.CAD绘制模型划分图(存为04版dxf文件);2.新建项目;3.创建材料和截面;4.导入主梁轴线、横隔板轴线、截面变化及支座位置单元赋予对应截面,做变截面组;5.建立边界条件;6.建立钢束、普通钢筋导入虚拟横梁;7.定义恒载输入活载;8.定义施工阶段、收缩徐变数据;9.定义施工阶段、移动荷载分析控制数据运行查看结果;10.PSC设计;
3.通过建模分析横隔板设置3道-9道整个桥梁受力情况,改变其横隔板的位置和数量,根据计算结果分析不同刚度拼宽结构横隔板设置的最优方案。
4.如何判断设置横隔板后桥梁受力情况?用哪些指标判断?
4.1横向刚度对荷载横向分布系数的影响
4.2不同模型计算结果及分析
为了计算方便,仅比较在横向结构刚度无穷大下各模型的计算结果。根据桥梁设计规范,此整体9片式T梁桥设计荷载为公路-I级,均布荷载的标准值为q-10.5kN/m,集中荷载的标准值为P=320 kN l52]。根据简支梁桥的受力特点,选择桥跨L/4与桥跨L/2处为测点位置截面,将模拟值与实际值进行对比,更具有实际意义,为分析不同建模方法的差异,计算时分别考虑以下四种荷载工况:
工况一:自重 作用于1号梁的跨中集中荷载
工况二:自重 作用于3号梁的跨中集中荷载
工况三:自重 作用于1号梁的均布荷载及跨中的集中荷载工况四:自重 作用于3号梁的均布荷载及跨中的集中荷载
在四种荷载工况下,对有限元模型进行计算分析
4.3影响面与影响线
4.4荷载与内力
4.5荷载横向分布系数计算:
1)杠杆原理法——把横向结构(桥面板和横隔梁)视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁或悬臂梁;
2)偏心压力法——把横隔梁视作无限刚性的梁,当计及主梁抗扭刚度影响时称为修正偏心压力法;
3)横向饺接板(梁)法——把相邻板(梁)之间视为铵接,饺只传递剪力:4)横向刚接梁法——把相邻主梁之间视为刚性连接,即接缝传递剪力和弯矩;
5)比拟正交异性板法——将主梁和横隔梁的刚度换算成两个方向刚度不同的比拟弹性薄板来求解,并由实用的曲线图表进行荷载横向分布计算。
4.6基于梁格模型反算横向分布系数
本课题采用基于修正偏心压力法计算横向分布系数,后根据梁格法反算横向分布系数,研究横隔板在宽桥中的作用以及布置优化问题。
5.结构概述
主要技术指标表 | |
公路等级 | 高速公路 |
路基宽度(m) | 45m路基(26m旧路基双侧各加宽9.45m) |
安全等级 | 一级 |
汽车荷载等级 | 公路Ⅰ级 |
行车道数 | 双向八车道 |
桥面净宽(m) | 2-净20.95m |
跨径(m) | 30 |
斜交角( ) | 0 |
单幅桥梁片数 | 4片新梁16片老梁 |
梁间距(m) | 2.47(新梁)、2.09(拼接处)2.15(老梁) |
预制梁长(m) | 中跨为29.30m,边跨为29.59m |
预制梁高(m) | 2.0m |
预制梁最大吊装重量(KN)l | 边梁822kN;中梁831kN |
环境类别 | Ⅰ类 |
表1主要技术指标表
图2桥梁立面图
5. 工作计划
任务起止日期 主要工作内容及时间结点
22-23-第1学期第14周—第17周 完成英文翻译,指导老师批阅后并修改完善 假期前完成
22-23-第1学期第18周—第20周 完成开题报告,指导老师批阅后并修改完善 假期前完成
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。