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斜靠式拱桥力学性能分析

作　者: 胡锋
导　师: 陈淮
学　校: 郑州大学
专　业: 结构工程
关键词: 斜靠式拱桥有限元法静力性能动力性能稳定性吊杆损伤
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 154次
引　用: 16次
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内容摘要

斜靠式拱桥(又称斜靠背式拱桥或双提篮拱桥、复式提蓝拱桥，double X-arch bridge)是近些年来在提篮拱桥基础上发展起来的一种新型拱桥结构型式。此类桥型结构新颖，受力及构造复杂，空间效应明显，国内外研究成果相对较少。因此，开展斜靠式拱桥力学性能分析研究具有重要的理论意义和实用价值。本文根据平顶山市城东河路湛河桥主桥——斜靠式拱桥的结构特点，采用空间有限元法对该桥进行离散，用空间梁单元模拟系梁、端横梁、中横梁、纵梁和拱肋等构件，用板单元模拟桥面板，用只承受拉力的桁架单元模拟吊杆，建立了该斜靠式拱桥的空间有限元计算模型，提出采用影响矩阵法求解计算所需要的吊杆初始张拉力，使得计算所得吊杆张力结果与设计值吻合较好，给出了该桥的初始平衡状态；利用桥梁有限元计算程序MIDAS／Civil对该桥进行了初始平衡状态下的静力、动力、稳定性分析，对桥梁的设计进行了成桥状态设计验算，同时探讨了吊杆损伤对该桥型静力、动力、稳定性的影响。综合以上工作，本文得出以下结论： 1．静力分析结果： (1)拱肋和系梁受力关于跨中对称。在吊杆位置系梁的轴力、剪力、弯矩都有较大的突变；拱肋的剪力也有较大的突变，弯矩和轴力变化不明显。由于端横梁的约束作用，系梁的弯矩图与固端梁相似，系梁整体处于全截面受压状态，仅在跨中截面下缘出现了较小拉应力，但满足A类预应力构件的要求。拱肋受力以轴压力为主，除拱脚外其它位置所受弯矩和剪力都较小，但面外弯矩相对较大，拱脚及内、外拱肋连接处受力复杂，该桥型空间效应明显。 (2)吊杆受力关于跨中和纵轴对称，吊杆张力分布大致均匀。内拱吊杆安全系数为2.934，外拱吊杆安全系数为3.200，满足最小安全系数不得小于2.5的规定，且有较大安全储备。 (3)全桥变形以竖向变形为主，拱肋项部发生了较大的横向变形。系梁最大竖向位移为-0.022m，拱肋最大竖向位移为-0.047m，最大横向位移为0.125m(向内)。该桥梁在荷载作用下位移都控制在规范规定的范围之内，满足设计规范正常使用极限状态下的变形要求。 (4)吊杆损伤对该桥静力性能的影响：吊杆损伤对系梁和拱肋等构件的轴力影响较小，对弯矩和剪力影响较大，特别是在吊杆损伤处变化最大。吊杆损伤对吊杆系静张力的分配有较大的影响，一旦某根吊杆退出工作，与之相邻的吊杆张力增加最大，增加幅度向两侧逐渐减小；因内拱吊杆受力比较大，当其损伤时对结构的影响比外侧吊杆损伤时对结构的影响大。吊杆损伤使系梁的竖向位移增大，在吊杆损伤处位移变化最大；吊杆损伤使吊杆损伤处拱肋的竖向位移减小，其它位置位移变化较小。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 问题的提出  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-20
  1.3 本文主要研究工作  20-21
第二章斜靠式拱桥力学分析原理  21-40
  2.1 斜靠式拱桥工程实例  21-24
  2.2 有限元计算模型  24-26
  2.3 斜靠式拱桥结构分析原理  26-40
第三章斜靠式拱桥力学性能分析  40-83
  3.1 斜靠式拱桥静态力学性能分析  40-67
  3.2 斜靠式拱桥动力性能分析  67-74
  3.3 斜靠式拱桥稳定性分析  74-83
第四章结论与展望  83-86
  4.1 工作总结和结论  83-85
  4.2 有待进一步研究的工作  85-86
参考文献  86-90
致谢  90

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