【摘要】：隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展,高等級公路與城市立體化交通對道路線形的要求越來越高,彎梁橋逐漸被廣泛應(yīng)用。由于彎梁橋不規(guī)則的空間形狀,使其在運(yùn)營過程中容易出現(xiàn)支座滑移、支座脫空、梁體側(cè)向位移過大等病害,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鹬髁簝A覆。汽車離心力是引起彎梁橋側(cè)向位移的主要因素,為準(zhǔn)確計(jì)算出汽車離心力作用下的主梁側(cè)向位移,本文將從板式橡膠支座的摩擦滑移性能分析出發(fā),建立簡化的三維滑動(dòng)支座單元,以此進(jìn)行考慮支座摩擦滑移的彎梁橋側(cè)向位移分析,并在限位裝置參數(shù)影響分析的基礎(chǔ)上提出彎梁橋側(cè)向位移的控制措施。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)通過對板式橡膠支座剪切剛度的計(jì)算分析,驗(yàn)證了支座精細(xì)化實(shí)體模型的準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上建立了支座與梁的實(shí)體接觸摩擦模型,并對板式橡膠支座的摩擦滑移性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明,隨著梁水平位移的不斷增大,支座變形分為兩個(gè)階段:支座與梁發(fā)生相對滑移前,支座主要以彈性剪切變形為主;支座與梁發(fā)生相對滑移后,支座的剪切變形不再增加,支座的滑移量逐步增大。(2)基于對板式橡膠支座摩擦滑移性能的分析,提出了考慮靜動(dòng)摩擦系數(shù)比的支座摩擦滑移力學(xué)模型,并對考慮不同情況下的支座滑移力學(xué)模型進(jìn)行了總結(jié)。由此將支座的實(shí)體接觸摩擦模型簡化為三根彈簧組成的滑動(dòng)支座單元模型,并驗(yàn)證了滑動(dòng)支座單元模型的準(zhǔn)確性。(3)建立了考慮支座摩擦滑移的彎梁橋計(jì)算模型,通過有限元軟件ANSYS的瞬態(tài)動(dòng)力分析功能,進(jìn)行了移動(dòng)汽車離心力作用下的彎梁橋橫向振動(dòng)分析。研究了車速、車重、墩高及曲率半徑對彎梁橋側(cè)向位移的影響。結(jié)果表明:當(dāng)汽車離心力較大時(shí),橋臺(tái)內(nèi)側(cè)的支座易發(fā)生摩擦滑移。車速對主梁側(cè)向位移的影響程度比車重的影響程度大,為控制彎梁橋的側(cè)向位移,應(yīng)以限速為首選措施。墩高對墩頂徑向位移的影響較為顯著,但對墩頂支座的位移影響較小。曲率半徑對彎梁橋側(cè)向位移的影響主要是由于離心力的變化造成的,當(dāng)離心力為定值時(shí),曲率半徑對主梁側(cè)向位移的峰值幾乎沒有影響。(4)通過在考慮支座摩擦滑移的彎梁橋模型上增加對限位裝置的模擬,分析了限位裝置參數(shù)對彎梁橋側(cè)向位移控制的影響,結(jié)果表明:初始間隙與碰撞剛度對主梁側(cè)向位移和墩底彎矩的影響較大,應(yīng)在有效控制主梁位移及避免下部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大內(nèi)力的基礎(chǔ)上,合理選擇限位裝置的參數(shù)。
【圖文】：

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路、城市立交和高架道路日漸增多，道路設(shè)計(jì)對道路線形的要求也越來越高，因而彎梁橋被更為普遍地應(yīng)用在高等級公路與城市道路的建設(shè)中。彎梁橋與正交直橋相比，具有造型優(yōu)美、能夠靈活適應(yīng)空間資源等優(yōu)點(diǎn)但是彎梁橋不規(guī)則的空間形狀，使其在運(yùn)營過程中容易出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。彎梁橋常出現(xiàn)支座滑移、支座脫空、梁體側(cè)向位移過大等病害，甚至出現(xiàn)側(cè)傾的嚴(yán)重事故[1]，如深圳市南油立交 N4 匝道、天津市十一經(jīng)路立交橋、鄭州市西南繞城高速軍楊互通式立交橋、合肥市五里墩立交橋等都出現(xiàn)了不同程度的支座滑移、脫空和主梁側(cè)向位移過大的病害（見圖 1.1、圖 1.2）。當(dāng)彎梁橋由于外在因素產(chǎn)生較大側(cè)向位移且不能完全復(fù)位時(shí)，在超重車輛的豎向偏心荷載和橫向離心力的共同作用下，主梁存在較大的側(cè)傾甚至落梁風(fēng)險(xiǎn)。2011 年位于紹興市上虞區(qū)三環(huán)路的一段引橋發(fā)生整體坍塌（如圖 1.3），2012 年橫跨松花江的陽明灘大橋上行匝道突然垮塌（如圖 1.4）。

隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的迅速發(fā)展，高速公路、城市立交和高架道路日漸增多，道路設(shè)計(jì)對道路線形的要求也越來越高，因而彎梁橋被更為普遍地應(yīng)用在高等級公路與城市道路的建設(shè)中。彎梁橋與正交直橋相比，具有造型優(yōu)美、能夠靈活適應(yīng)空間資源等優(yōu)點(diǎn)但是彎梁橋不規(guī)則的空間形狀，，使其在運(yùn)營過程中容易出現(xiàn)嚴(yán)重的病害。彎梁橋常出現(xiàn)支座滑移、支座脫空、梁體側(cè)向位移過大等病害，甚至出現(xiàn)側(cè)傾的嚴(yán)重事故[1]，如深圳市南油立交 N4 匝道、天津市十一經(jīng)路立交橋、鄭州市西南繞城高速軍楊互通式立交橋、合肥市五里墩立交橋等都出現(xiàn)了不同程度的支座滑移、脫空和主梁側(cè)向位移過大的病害（見圖 1.1、圖 1.2）。當(dāng)彎梁橋由于外在因素產(chǎn)生較大側(cè)向位移且不能完全復(fù)位時(shí)，在超重車輛的豎向偏心荷載和橫向離心力的共同作用下，主梁存在較大的側(cè)傾甚至落梁風(fēng)險(xiǎn)。2011 年位于紹興市上虞區(qū)三環(huán)路的一段引橋發(fā)生整體坍塌（如圖 1.3），2012 年橫跨松花江的陽明灘大橋上行匝道突然垮塌（如圖 1.4）。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U441;U461

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2706990