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大跨径钢管混凝土拱桥动力特性与稳定性优化分析
| 论文题名： | 大跨径钢管混凝土拱桥动力特性与稳定性优化分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;结构动力特性;稳定性优化;自振频率;有限元分析 |
| 摘要： | 在我国，钢管混凝土拱桥是桥梁近些年才发展的新桥型。作为一种具有广阔前景的桥型，钢管混凝土拱桥成为我国近年来桥梁结构发展的焦点。在我国的公路、铁路和城市桥梁领域中，钢管混凝土拱桥这种桥梁形式的发展相当快，不仅数量上在逐年增加，跨越能力也在不断提高。然而这类结构的构造比较繁杂，可以影响结构的内力、稳定性及动力性能的因素有许多方面，并且相比较钢管混凝土拱桥的工程实际，其设计理论的研究特别是动力学理论的研究则要滞后的多，这也是阻碍钢管混凝土拱桥这种桥型的进一步发扬的一个不可忽视因素。 在对钢管混凝土拱桥设计时，由于其设计参数众多，各个参数之间又有相互耦合的关系，在方案调整过程中难免会顾此失彼。全桥既要满足静、动力性能以及稳定性的要求，又要做到受力合理、造价经济的目标是十分困难的。 目前，国内外的学者们对于钢管混凝土拱桥的主要研究方向是对其拱轴线形的优化，而对其主拱圈截面的优化并不是很多。实际工程中，拱肋截面（钢管管径、钢管壁厚）的尺寸大多靠的是工程经验进行选择，并且目前相关部门还未发布针对钢管混凝土拱桥的专项规范，对该结构进行设计时保守的问题是普遍存在，这就会造成资源的浪费。 本文在搜集有关拱桥结构稳定行及动力学理论的基础上，推导了拱桥的稳定性及动力特性有限元数值分析方法的求解步骤，以王坡沟南桥为工程背景，运用有限元分析软件ANSYS建立桥梁计算的空间模型，对桥跨结构进行了动力特性与稳定性分析，对桥梁拱轴线性、拱肋截面形式、横撑布置方式及数量等设计参数进行调整，得出不同的设计参数对结构自振频率与稳定性的影响。在此基础上，探讨了优化钢管混凝土拱桥设计的一些思路和方法，对这类桥型的设计具有一定的借鉴意义。 |
| 作者： | 范伟亚 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 杨雅勋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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