剪力铰对预应力砼桁架t构桥影响及其受力分析

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1、分类号：U44，U4510710-2012121097硕士学位论文剪力铰对预应力砼桁架T构桥影响及其受力分析谢巍导师姓名职称刘来君教授申请学位级别工学硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年4月15日论文答辩日期2015年5月30日学位授予单位长安大学StressanalysisoftheshearhingeanditseffectonprestressedconcretetrussTframebridgeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：Xi

2、eWeiSupervisor：Prof.LiuLaijunChang’anUniversity，Xi’an，China摘要预应力混凝土桁架T构桥作为一种特殊桥型，国内始建于上世纪80年代，工程实例并不丰富。目前正在运营的此类桥梁已出现各种病害，其中剪力铰频繁损坏这一病害比较突出。但剪力铰作为T构桥梁的附属结构一直未受到足够的重视。本文以洪塘大桥为依托，对其剪力铰结构对桥梁影响及其受力特性进行研究，并对剪力铰结构提出改进方案。为该类桥剪力铰的日常养护及维修加固提供参考。主要研究内容如下：1)本文首先利用有限元软件midas/c

3、ivil建立洪塘大桥主桥的空间杆系模型，在各种已知荷载作用下对剪力铰所受剪力及位移情况进行了计算分析，研究剪力铰处在桥梁整体中的受力性能。鉴于洪塘大桥双独立剪力铰的特殊设置，本文计算了剪力铰不同损坏形式下部分主桥桁架杆件的内力及变形，并与剪力铰未损坏情况下对应杆件的内力和变形进行对比，确定其影响大小。2)本文利用有限元软件ANSYS建立剪力铰结构细部模型，对剪力铰各部分在不同静力荷载作用下的应力分布进行研究。确定静力受力较薄弱位置及其对应的应力峰值，将应力峰值与其材料的屈服强度做对比，并以此排除了剪力铰因受静力荷载使其构件局

4、部达到材料强度极限而破坏的可能性。3)本文在不考虑材料腐蚀的情况下，对剪力铰各部分按照英国规范规定的标准疲劳车作用下的应力幅和对数疲劳寿命进行计算，确定了其疲劳易损伤部位。疲劳易损伤位置有两处：一处为7号螺栓杆底部螺栓、螺杆与垫板相接触附近，另一处为上层垫板5号孔附近，即是剪力铰结构日常养护与维修重点关注位置。4)由于洪塘大桥设计汽车荷载等级为Q-20级，相对于目前运营状态较低。本文对剪力铰结构不同超载量情况下应力幅及疲劳寿命进行计算。螺栓应力幅值较大且当超载量增加时其增长量明显高于垫板，当超载量在以50%下时螺栓与垫板的疲

5、劳寿命均不低于200万次。5)在超载30%的情况下对剪力铰结构提出改进方案，降低了螺栓与垫板的应力幅值，延长了结构使用寿命。在不考虑材料腐蚀影响下使螺栓与垫板处于低值应力循环状态，使其以10为底对数寿命分别达到7.20与7.07。为剪力铰维修加固提供参考。关键词：剪力铰，有限元，疲劳寿命，结构改进IAbstractPrestressedconcretetrussTframebridgeisaspecialtypebridgewhichwerestartedtobuilddomesticinthe1980s,andthepro

6、jectexamplesofthistypebridgesisnotrich.Thistypebridgeswhichiscurrentlybeingoperatedhaveemergedvariousdiseases.Thefrequentdamageofshearhingeisoneofthemostseriousdiseases.ShearhingeasanaffiliatedfacilitiesofTframebridgeshasnottakenenoughattention.Thispaperstudiedthes

7、hearhigge’sinfluenceonthebridgeanditsforcecharacteristics,atlastputforwardimprovementprogramoftheshearhiggewhichcouldprovidethereferenceforthedailymaintenanceandrepairoftheshearhingeofthebridge.AllofthesestudyarebasedonHongtangBridge.Themainresearchcontentisasfollo

8、ws:1)ThispaperbuiltamodelofHongtangbridgebysofewaremidas/civil,calculatedtheshearforceanddisplacementofshearhingeundervariousofloadsandstudedthes