为结构性维修服务的健跳大桥整体结构有限元分析开题报告

 2021-08-14 02:25:24

1. 研究目的与意义(文献综述)

健跳大桥位于浙江省台州三门县224省道 ,主桥为一跨245m中承式钢管混凝土肋拱桥,矢跨比1/5,矢高49m,拱轴线为二次抛物线.

拱肋为等高等宽的钢管混凝土桁构,上下弦杆断面为平放的哑铃形,主拱肋由q345c螺旋焊管而成,圆管外径为800mm,壁厚除拱脚埋设段和起拱线以上20米范围内为16mm,其它为14mm。竖向钢管间设竖直腹杆和斜杆,腹杆外径均为350mm,壁厚为12mm,腹杆成对设置,分别与弦杆的圆管直接相连。水平两钢管间净距为300mm,之间设缀板连成一体,缀板为厚度12mm的钢板。拱肋截面总高度为4.4米,总宽1.9米。拱脚起拱线以上16.766m范围,沿桁构外面用50号钢筋混凝土外包,形成一高4.8m宽2.3m的钢筋混凝土箱肋断面(外包段增设剪力键,并对配筋进行了调整,拱脚预埋筋加长)。弦杆与腹杆通过直接焊接而连接,腹杆不穿入弦杆,腹杆和水平面的夹角不大于60o,且不小于30o。拱肋主要材料规格为:上、下弦杆主管、腹杆和缀板、横联均采用16mn钢,上、下弦杆主管内、横联缀板腔均充填c50微膨胀混凝土。全桥共设7道钢管空间桁式横向联结系,桥面以上有5道,桥面以下有2道。

桥道系由41个现浇段和38片预制横梁共同组成,吊杆横梁为预制开口箱梁,全桥吊杆横梁通过现浇段连接,设通长预应力筋,为漂浮体系。

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2. 研究的基本内容与方案

针对健跳大桥这一典型的中承式钢管混凝土拱桥,使用MIDAS-Civil软件建立健跳大桥的空间有限元模型,计算5个重要的营运荷载组合工况(恒载、车辆活荷载、温升、温降等的组合)的结构响应,以及模拟更换吊杆工况的结构响应。细致分析营运典型工况及维修期换索工况下健跳大桥整体的位移、内力和应力特点,为验证结构性维修措施奠定基础。

健跳大桥的合理、准确的有限元模型对计算分析至关重要,使用MIDAS-Civil软件建立健跳大桥的空间有限元模型过程中,必须考虑大桥的以下特点进行相应的模拟:桥面以上恒载特别大,上、下游的每根拱肋有4根钢管(一般的只有2根),这4根钢管中内填混凝土的重量大,且上、下游拱肋间的横联(桁构式)等皆比普通的复杂;桥面系结构比一般(桥面板 横梁,桥面板搁在横梁上,吊杆吊住横梁两端)的复杂得多,荷载大(桥宽22.5m),涉及预制横梁与现浇纵梁的组合结构,应力状态比较复杂,特别是吊杆所在的预制箱型横梁局部应力分布更是复杂;由于荷载大(吊起的重量大),上、下游均采用双吊杆,吊杆根数也多(吊杆间距仅5.9m),同侧两根吊杆拉力的均匀性、上下游吊杆拉力的对称性对大桥整体受力至关重要。

3. 研究计划与安排

第1~3周根据任务书要求,撰写开题报告,完成英文文献翻译;

第4周阅读、消化健跳大桥的资料和图纸;

第5周学习使用midas-civil空间有限元软件,完成若干例题;

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4. 参考文献(12篇以上)

1 高晨珂,金辉,徐岳,中下承式钢管混凝土拱桥吊杆更换的索力监控[j],中外公路,2014,34(1),190~193

2 胡免缢,周水兴,浙江三门健跳大桥桥面板计算[j],公路交通技术,2002,(3),37~40

3 周水兴,浙江三门健跳大桥拱肋安装与施工控制计算[j],重庆交通学院学报,2002,21(2),1~5

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