【摘 要】
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随着我国经济的快速发展,公路和城市交通建设也在如火如荼的进行中,大量预应力混凝桥梁的应用使得我国桥梁设计理论日渐成熟,桥梁设计理论主要集中于纵桥向主梁,对于横桥向特别是隐形盖梁的研究较少。本文以预应力混凝土连续梁桥的隐形盖梁为研究对象,通过ABAQUS软件建立空间实体模型对预应力混凝土隐形盖梁的计算方法进行研究,主要工作内容为:(1)通过建立预应力混凝土连续箱梁桥空间实体模型研究隐形盖梁在自重、预
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随着我国经济的快速发展,公路和城市交通建设也在如火如荼的进行中,大量预应力混凝桥梁的应用使得我国桥梁设计理论日渐成熟,桥梁设计理论主要集中于纵桥向主梁,对于横桥向特别是隐形盖梁的研究较少。本文以预应力混凝土连续梁桥的隐形盖梁为研究对象,通过ABAQUS软件建立空间实体模型对预应力混凝土隐形盖梁的计算方法进行研究,主要工作内容为:(1)通过建立预应力混凝土连续箱梁桥空间实体模型研究隐形盖梁在自重、预应力、车辆和二期恒载作用下的受力特性。研究自重荷载下支座个数、支座间距、箱梁顶底板和腹板厚度变化时,隐形盖梁与箱梁交界截面竖向剪力的分布规律。研究表明,支座个数对隐形盖梁与箱梁交界截面的竖向剪力分布影响最大,支座个数越多,交界截面上腹板区域的竖向剪力分布越均匀。隐形盖梁与箱梁交界截面上腹板区域的竖向剪力占截面总和比例最大,顶底板次之,翼缘板和斜板最小。(2)通过改变隐形盖梁厚度、箱梁顶底板厚度和腹板厚度,研究恒载和车辆荷载作用下隐形盖梁有效工作宽度变化规律,并总结隐形盖梁简化模型计算截面的选取方法。设置具有一定刚度的弹性支撑对现行隐形盖梁简化模型进行修正,研究弹性支撑的刚度值和弹性支撑的作用位置对隐形盖梁简化模型受力特性的影响。结果表明,恒载和车辆荷载作用下,随着隐形盖梁厚度增加,隐形盖梁的有效工作宽度逐渐减小。恒载作用下,箱梁顶底板厚度和腹板厚度对隐形盖梁有效工作宽度的影响较小。隐形盖梁简化模型的计算截面应按2倍翼缘板处有效工作宽度加隐形盖梁厚度选取。在隐形盖梁与箱梁交界截面的最外侧腹板和支座附近腹板区域设置具有一定转动刚度的弹性支撑的隐形盖梁修正模型可以精确模拟隐形盖梁的实际工作状态。(3)采用基于SIMP插值模型的拓扑优化法建立隐形盖梁的拉-压杆模型,利用拉-压杆模型法结合桥梁设计规范对隐形盖梁进行配筋计算,并与传统设计方法进行比较分析。研究表明,对隐形盖梁进行拓扑优化时,等效荷载按集中力形式加载,体积剩余量按20%的拓扑优化结果最好。隐形盖梁拉-压杆模型在支座处有多条压杆交汇,支座处节点为隐形盖梁拉-压杆模型的控制节点。在保证隐形盖梁承载能力变化不大的情况下,拉-压杆模型法比传统设计方法用钢量更少。
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