混凝土曲线箱梁桥面板局部冲击系数计算方法研究

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随着我国交通建设的快速发展,曲线桥梁在桥梁工程领域的应用越来越多,箱型截面由于具有良好的抗扭和抗弯性能而被广泛应用于曲线桥梁的截面设计中。箱型梁的顶板作为直接承受车辆动力荷载的局部构件,其设计过程中必须考虑车辆荷载的冲击作用,但是目前我国桥梁规范中尚无专门针对曲线箱梁桥面板局部冲击系数的取值和计算方法的规定。本文主要针对混凝土曲线箱梁桥桥面板的局部冲击系数展开研究,研究桥面板局部冲击系数的合理取值和计算方法。论文的主要工作和结论如下:(1)收集并整理了国内已建成的170座混凝土曲线箱梁桥横截面的基本设计资料,并对其进行了统计分析,找出了基本设计参数常用取值范围,从理论上建立了一座单跨基准桥。(2)采用12自由度的三维三轴车辆模型,将曲线桥梁简化为多自由度系统模型。同时考虑了路面不平整度及其导数项的影响,采用ANSYS软件的APDL语言,编制了车桥耦合振动的分析程序并进行振动分析。(3)通过研究车辆荷载最不利布载位置,找出了五种最不利布载方式,定义了桥面板局部冲击系数;利用基准桥对不同车速下桥面板局部冲击系数进行了分析,发现内侧梁肋悬臂板根部、顶板中点和外侧梁肋悬臂板根部横向弯矩和剪力冲击系数接近规范的建议值1.3,其他关键截面各个控制响应的冲击系数均小于1。按照规范的建议1.3取值,偏于安全。(4)采用有效梁段法,通过沿纵向建立不同长度梁段的有限元模型对比分析发现:节段局部分析模型的最小梁段长度为14m,大大减少了后续分析的工作量。考虑曲率半径、路面不平度、箱梁高度、箱梁梁肋之间顶板宽度、箱梁顶板左右悬臂板宽度、腹板厚度、顶板厚度等因素的影响进行参数分析。结果表明,路面不平整度是影响桥面板局部冲击效应的主要因素,随着桥面状况的恶化,桥面板的振动效应显著增加,其他各个参数对桥面板振动的影响相对较小。(5)通过桥梁的基频和桥面板冲击系数的线性回归分析,针对桥面板各个控制点最不利响应,给出了一个涵盖桥面板基频在内的曲线箱梁桥桥面板局部冲击系数的简化计算公式,为局部冲击系数的计算提供了依据。
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