【摘要】：曲線梁橋憑借其眾多優(yōu)點而在城市立交橋、高架橋和高速公路匝道橋中有著廣泛的應(yīng)用。但由于其空間受力,在溫度和車輛作用下結(jié)構(gòu)變形計算理論相對復(fù)雜,導致近年來發(fā)生多起在超載、溫度以及離心力作用下的在役曲線梁橋倒塌或偏位事故。傳統(tǒng)傾覆機理研究還主要基于剛體轉(zhuǎn)動理論,將其簡化為繞著某一固定的軸線轉(zhuǎn)動,誤差過大,無法滿足實際傾覆計算需要。而對于曲線梁橋,由于彎扭耦合、空間受力和大轉(zhuǎn)動,準確的傾覆計算理論尚未得到實現(xiàn)。本文以兩座曲線梁橋和一座直線梁橋的倒塌事故為研究對象,開展以下四個方面的研究:首先,開展倒塌現(xiàn)場調(diào)研取證工作,系統(tǒng)歸納總結(jié)可能的破壞模式,并建立相應(yīng)的傾覆判斷準則;其次,綜合考慮箱梁變形體小轉(zhuǎn)動和剛體大轉(zhuǎn)動的疊加,建立了綜合考慮豎向撓曲變形、徑向彎曲變形及扭轉(zhuǎn)變形的大轉(zhuǎn)動曲線梁空間計算理論;第三,根據(jù)倒塌現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對上述計算理論進行了驗證,并對影響因素進行了分析;最后,在對蕭山工人路匝道橋倒塌現(xiàn)場殘骸進行系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上提出基于殘骸間的接觸對及碰撞痕跡還原倒塌過程的事故取證方法。研究結(jié)果表明:(1)曲線梁橋抗傾覆作用主要包括小變形下箱梁變形體轉(zhuǎn)動、箱梁自重和大轉(zhuǎn)動三部分,其中支座尺寸和箱梁線型使得自重參與抗傾覆,而大轉(zhuǎn)動引起端部抗扭支座反力重分布間接抗傾覆。(2)采用綜合考慮自重影響的剛體-變形體轉(zhuǎn)動耦合的傾覆計算理論可以較為準確的計算曲線梁橋傾覆承載力。(3)在橋梁事故調(diào)查中,將倒塌殘骸的接觸對與視頻觀察到的運動信息相結(jié)合,可以較好的還原倒塌過程。
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U447
【圖文】：

快速發(fā)展的交通運輸行業(yè)，導致車輛超載已成為較為普遍的現(xiàn)象。津晉高速匝道橋（2009 年 7 月）、浙江上虞春暉橋（2011 年 2 月）、哈爾濱高架橋鴻福路段上行匝道（2012 年 8 月）、廣東河源粵贛高速匝道橋（2015 年 6 月）、浙江蕭山工人路人行匝道橋（2017 年 4 月）等相繼發(fā)生倒塌，亟待建立橋梁橫向傾覆計算理論，一方面為橋梁抗傾覆設(shè)計提供理論支持，另一方面，指導橋梁抗傾覆加固，避免后續(xù)出現(xiàn)同類橋梁傾覆事故。部分案例如圖 1-1 所示。(a) 春暉匝道橋倒塌現(xiàn)場 (b) 粵贛匝道橋倒塌現(xiàn)場

曲線梁橋傾覆計算理論與現(xiàn)場事故調(diào)查研究Figure 2-18. Calculation of critical overturning load采用箱梁轉(zhuǎn)動到一定程度然后滑動作為判斷傾覆的準則。箱梁在荷載作用下內(nèi)側(cè)（抗傾覆側(cè)）抗扭支座首先失效，此時抗傾覆力矩由外側(cè)（傾覆側(cè)）未失效的抗扭支座的支反力、箱梁自重以及行駛在內(nèi)側(cè)的車輛荷載提供，傾覆力矩由外側(cè)超載車輛提供，當傾覆力矩大于抗傾覆力矩時，箱梁開始轉(zhuǎn)動，抵抗傾覆。隨著剛體轉(zhuǎn)動角度的增大，箱梁與支座間重力沿著接觸面向下的分力（下滑力）也逐漸增大，當各橋墩（臺）上梁底和支座間的下滑力之和大于摩擦力之和時，箱梁開始滑動，橋梁發(fā)生傾覆。2.3.3 基于 MATLAB 編程求解橋墩反力由于基本方程推導過程中未知量較多，故在編寫代碼過程中可采用 tmp 函數(shù)，將各個變量分別編寫在各自的子程序中，最后再進行組合運算。如圖 2-19 所示。

浙江工業(yè)大學碩士學位論文對其進行矩陣運算，求出中間橋墩反力向量 R。而聯(lián)端抗扭支座則因轉(zhuǎn)彎扭耦合效應(yīng)的存在，外側(cè)（傾覆側(cè)）的支座反力遠大于內(nèi)側(cè)，而當梁覆破壞極限狀態(tài)時，較大的轉(zhuǎn)動角必定會使內(nèi)側(cè)抗扭支座脫空，反力聯(lián)端支座的反力可為計算體系總的豎向荷載減去中間支承的反力之和。

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本文編號：2779701