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异形拱桥拱圈参数与局部应力分析

作 者: 王文俊
导 师: 李亚东
学 校: 西南交通大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 异形拱桥 拱轴线 结构分析 参数分析 局部应力分析
分类号: U441.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 25次
引 用: 2次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


异型拱桥的出现和发展极大地丰富了拱桥的结构形式,更好地实现了桥梁结构与自然环境和社会环境相协调的目的,满足了人们对桥梁美学的要求。但是,由于结构的异形使其在结构形式和受力特性上有别于常规拱桥,改变了传统拱结构的受力特性,致使拱圈受力更加复杂。因此,对该类桥型进行参数分析和受力复杂部位的精细分析具有重要的理论意义和工程实用价值。本文主要工作如下:1、总结了异形拱桥的发展和研究现状,阐述了拱桥拱轴线理论和特定荷载下的合理拱轴线。以某异形拱桥为工程背景,利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,通过对成桥状态下主副拱圈在各荷载工况下的作用效应的比较分析,确定了各荷载在组合效应中所占的比重,并确定了成桥时主副拱圈最不利组合工况。2、在成桥状态分析的基础上,讨论了主副拱矢高、主拱外倾角、主副拱刚度匹配和主副拱交点位置等参数对主副拱圈力学行为的影响规律。3、利用大型通用有限元软件ANSYS建立主副拱交点位置和主拱拱脚有限元分析模型。通过对主副拱交点位置局部模型进行详细应力分析,阐述了交点位置应力分布规律,并根据分析结果提出了主副拱交点应力优化方案;通过对主拱拱脚钢—混结合段局部模型的详细应力分析,阐述了其受力规律,并根据分析结果提出其设计建议。最后,作者对该类拱桥的设计提出了针对性的建议。本文的研究对该类拱桥的工程设计和力学行为有一定的参考价值。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-19
  1.1 拱桥发展概述  10-11
  1.2 异形拱桥的发展和应用  11-14
  1.3 异形拱桥研究现状  14-15
  1.4 本文背景及主要研究内容  15-19
    1.4.1 工程背景  15-17
    1.4.2 选题的意义  17-18
    1.4.3 本文工作  18-19
第2章 拱轴线型式与拱轴线选取  19-26
  2.1 拱轴线概述  19-20
    2.1.1 选择拱轴线的原则  19
    2.1.2 拱轴线型式  19-20
  2.2 合理拱轴线理论  20-25
  2.3 小结  25-26
第3章 全桥有限元模型和拱圈结构分析  26-39
  3.1 建立全桥模型  26-27
  3.2 荷载模拟  27-28
    3.2.1 恒荷载模拟  27
    3.2.2 活荷载模拟  27
    3.2.3 风荷载模拟  27-28
    3.2.4 温度荷载模拟  28
  3.3 边界条件模拟  28-29
  3.4 主、副拱结构分析  29-38
    3.4.1 分项荷载作用下位移  29-32
    3.4.2 分项荷载作用下结构内力  32-36
    3.4.3 分项荷载作用下截面应力  36-37
    3.4.4 荷载组合作用下截面应力分析  37-38
  3.5 小结  38-39
第4章 拱圈参数分析  39-55
  4.1 主拱矢高变化  39-43
  4.2 主拱外倾角  43-46
  4.3 主副拱圈刚度匹配  46-50
  4.4 主副拱交点位置  50-54
  4.5 小结  54-55
第5章 结构关键部位局部应力分析  55-78
  5.1 拱轴线交点  55-71
    5.1.1 实体模型的建立  55-57
    5.1.2 计算荷载的施加  57-58
    5.1.3 局部详细应力计算分析  58-61
    5.1.4 构造方案比选  61-71
  5.2 主拱拱脚段  71-76
    5.2.1 实体模型的建立  71-72
    5.2.2 计算荷载的施加  72
    5.2.3 局部详细应力计算分析  72-76
  5.3 小结  76-78
结论和建议  78-80
致谢  80-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文  84

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学 > 应力分析、温度应力
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