薄壁高墩公路梁桥结构力学性能分析

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桥梁作为交通枢纽对保证交通畅通起着至关重要的作用,但是桥梁在运营中会产生各种病害,同时高墩梁桥还会遇到一些极端不利的受力状况,这些都会严重威胁桥梁的安全通行。基于此,本文以西张村大桥为依托工程,利用梁格法建立其有限元计算模型,分析了该桥梁在超载、风和温差、支座脱空情况下桥梁的力学性能,得出以下主要结论:1.超载对桥梁上部结构受力影响较大。超载时,主梁各截面内力增加,车辆重轴越集中,影响越大;偏载超载对桥梁受力更为不利,部分T梁跨中底面拉应力超过主梁混凝土抗拉强度,可能造成梁底开裂;连续梁支反力分布不均匀,边排支反力较小,中间各排支反力较大;部分支座出现承压不足。所以,为保证桥梁安全运营,严禁超载车辆上桥;对重轴密集车型,应做好超限超载检测,同时避免重车密集靠边行驶,防止桥梁局部受力过大。2.风荷载作用下墩顶最大位移57.51mm;由于支座的横向变形,主梁和盖梁存在位移差,最大可达98.38mm,可能造成边主梁与盖梁防震挡块发生碰撞。当风吹向桥墩背阳侧时,桥墩应力最为不利,背阳侧压应力最大可达-10.45MPa,向阳侧墩底出现拉应力。建议加强桥梁检测维护工作,检查支座剪切变形、主梁和盖梁挡块间距,桥墩底部是否出现裂缝等,确保桥梁安全。3.支座脱空对桥梁局部受力影响较大,支座脱空后,同一支点处支反力重新分布,相邻支座的反力增大,其余支座反力变化不大;边支座脱空对结构受力影响最大;支座脱空对横隔板受力影响最大,支座脱空后与脱空前的横隔板最大剪力比值在6.919-19.266间,最大正弯矩比值可达18.9倍,最大负弯矩比值可达70.76倍。因此,在桥梁日常维护中,应加强对支座、横隔板的检查,发现有支座脱空时,应及时更换支座,防止支座脱空引起桥梁损坏。本论文得到河南省交通运输厅科技项目“薄壁特高公路大桥安全通行保障体系研究”(项目编号:2008P250)和河南省杰出人才项目“桥梁健康监测与损伤诊断的整体方法研究”(项目编号:084200510003)的资助。
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