冬季冰荷载作用下落坡岭桥的稳定性分析

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文冬季冰荷载作用下落坡岭桥的稳定性分析StabilityAnalysisofLuoPo-RidgeBridgeunderIceLoadinWinter培养单位：交通运输学院专业：交通运输工程研究生：张丁校内导师：王伟校外导师：郭永辉二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中

2、作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要我国北纬30°以北的河流在冬季都会结冰，建立在水中的桥梁不可避免的会受到水中结冰的影响甚至威胁桥梁安全，本文以北京北部永定河落坡岭水库上的

3、落坡岭桥为研究对象，对落坡岭桥在冬季冰荷载作用下的稳定性进行了分析，研究了冰排撞击作用下桥墩的动态响应，最后结合数值分析与实测数据对落坡岭桥的防护方案进行了简单验证。落坡岭桥始建于上世纪40年代，针对落坡岭桥建筑水平较低、材料较原始以及设计资料老旧且部分遗失等特点，作者对落坡岭桥现场环境进行了实地考察，在建立模型时进行了有针对性的参数设置与条件假设，在尽量贴合实际的情况下以落坡岭桥6#桥墩为典型，进行了以下研究：首先，本文总结阐述了落坡岭桥的工程概况以及可能会面临的冰害种类，确定影响冰荷载的几种计算参数；参照相关规范与文献，选取合适的冰荷载计算公式，使用有限元软件对落坡岭桥冰冻

4、期的稳定性进行分析。数值分析结果表明，落坡岭桥在冬季不会发生整体性的失稳破坏，桥墩的正面承载力皆符合规范要求，但是在冰排挤压力、温度膨胀力或温度膨胀与竖向附加力联合作用下，尤其是在冰排挤压力作用下，桥墩底部受到的拉应力有可能会超过对应位置使用材料的最大抗拉强度，出现张拉裂缝，产生安全隐患，需要对桥墩加强保护。其次，本文建立了冰排对桥墩的撞击模型，研究了冰排撞击作用下落坡岭桥6#桥墩的动态响应，探讨了桥墩产生最大拉应力的位置随撞击时间变化的规律；在流冰撞击后的0.1s~0.4s内，桥墩的最大拉应力位于桥墩迎冰面上侧靠近墩帽位置，超过了该位置使用混凝土材料的最大抗拉强度，有可能出现

5、安全隐患，需要引起重视。最后，简要分析介绍了桥梁的防冰害手段与方法，在基于前文模拟结果的基础上，使用数值模拟方法与实测数据对落坡岭桥现已安装的试验性冰害防护装置的有效性进行了论证。关键词：桥梁；冰荷载；流冰撞击力；冰害防护AbstractInourcountry,allthewatersnorthtotheNorthof30degreesnorthlatitudearefrozen,andthebuildingsinthewaterareaalsowillbefrozenwhichwillleadtostructuralinstabilityanddamage.Inthispa

6、per,LuoPo-RidgeBridgeinnorthernBeijingistakenastheresearchobject,andanalyzethesafetyoftheLuoPo-RidgeBridgeundertheiceloadinwinter,andanalyzetherelationshipbetweentheicerowcharacteristicsandtheimpactforceoftheicerow.Thedynamicresponsesofpiersunderimpactoficerowarestudied.Intheend,theconclusio

7、noftheresearcharevalidatedandilluminatedbynumericalanalyzing.TheLuoPo-RidgeBridgewasbuiltinthe40soflastcentury.Foritslowlevelofconstruction,rawmaterials,andoldandpartiallymissingdesigndata,theauthorconductedafieldvisittothesiteenvironmentofLuoPo-Ri