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铁路连续梁拱组合结构设计关键技术研究

作 者: 周冬
导 师: 于向东
学 校: 中南大学
专 业: 土木工程
关键词: 连续梁拱组合结构 刚性支承框架法 横向应力 梁格法 稳定性
分类号: U448.13
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 33次
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内容摘要


连续梁拱组合桥梁作为一种新兴的铁路桥型,将大跨连续梁和拱两种结构体系有机结合在一起,具有结构刚度大、动力稳定性好、跨越能力大、造型美观、施工方便等显著优点。本文以温福铁路昆阳特大桥为背景,通过多种有限元分析软件建立昆阳桥的空间实体模型和空间梁格模型,研究下承式梁拱组合结构的空间受力特征,并建立不同设计参数的连续梁拱组合桥梁模型进行空间稳定性对比分析,探讨这些参数对连续梁拱组合结构空间稳定性的影响。研究工作对今后此类桥梁的设计起到参考和借鉴的作用。具体研究内容包括以下几点:(1)从连续梁拱组合结构的总体受力性能出发,用力学解析法研究了连续梁拱组合结构的梁拱协作机制,定量地求出了梁拱分担弯矩比r、拱肋分担荷载比t、拱梁的拉压力以及梁拱截面的弯矩,并与有限元软件计算结果进行对比。讨论了梁拱抗弯刚度比、矢跨比、吊杆变形系数和吊杆间距比对r和t的影响。揭示了下承式连续梁拱组合结构梁拱的协作机制。(2)研究箱梁跨度、纵向位置、截面高度、腹板厚度等参数对顶板横向应力的影响。通过建立昆阳特大桥全桥Ansys实体单元模型,探讨边跨截面和中跨截面、吊杆区域和非吊杆区域的顶板上下缘处横向应力沿纵向和横向的分布规律,并与设计中常用的刚性支承框架法计算结果进行比较。(3)建立了昆阳特大桥的全桥梁格模型,验证在恒载和活载作用下该桥成桥运营阶段的稳定性能满足规范要求。同时,讨论了矢跨比、拱肋内倾角、横撑形式对下承式连续梁拱组合结构稳定性的影响。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-18
  1.1 概况  7-10
  1.2 拱式组合体系桥的基本力学特征  10-12
    1.2.1 简支梁拱组合体系  10
    1.2.2 连续梁拱组合体系  10-12
  1.3 连续梁拱组合结构在高速铁路中的应用实例  12-16
    1.3.1 京沪高速铁路镇江京杭运河特大桥  12-14
    1.3.2 广深港客运专线沙湾水道特大桥  14-15
    1.3.3 温福铁路昆阳特大桥  15-16
  1.4 本文的研究内容  16-18
第二章 下承式连续梁拱组合桥梁梁拱协作机制研究  18-33
  2.1 基本原理  18-19
  2.2 求吊杆分担的荷载比  19-20
  2.3 求解过程  20-23
  2.4 拱梁的弯矩以及弯矩比  23-25
  2.5 各参数对拱梁分担弯矩比r的影响  25-28
  2.6 各参数对拱肋分担荷载比t的影响  28-32
  2.7 本章小结  32-33
第三章 梁拱组合体系箱梁横向应力研究  33-52
  3.1 横向应力沿纵向的分布规律  33-35
  3.2 箱梁跨度对横向应力的影响  35-37
  3.3 截面高度对横向应力影响  37-38
  3.4 腹板厚度对横向应力影响  38-41
  3.5 昆阳桥箱梁横向应力分析  41-44
  3.6 刚性支承框架法与Ansys计算结果对比  44-51
  3.7 本章小结  51-52
第四章 连续梁拱组合体系空间稳定性分析  52-65
  4.1 概述  52
  4.2 失稳判别准则  52-53
  4.3 有限元原理  53-54
  4.4 梁格法原理  54-56
  4.5 昆阳桥有限元模型  56-57
  4.6 运营阶段全桥稳定性分析  57-59
  4.7 矢跨比对全桥稳定性影响分析  59-60
  4.8 拱肋内倾角对全桥稳定性影响分析  60-62
  4.9 横撑布置形式对全桥稳定性影响分析  62-64
  4.10 本章小结  64-65
第五章 结论与展望  65-68
  5.1 结论  65-66
  5.2 展望  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况  73

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁:按用途分 > 铁路桥
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