论文题名: | 上承式现代竹拱桥受力性能研究 |
关键词: | 竹拱桥;拱肋刚度;结构宽跨;矢跨比;极限承载力 |
摘要: | 随着社会发展,工程界对可持续发展提出更高要求,寻求新材料代替传统建材将成为必然,竹拱结构是新材料运用到工程结构中的尝试,它将胶合竹良好的受压性能与拱桥受力特性完美的结合起来,对其进行受力分析有着重要意义。本文阐述了现代竹材料及拱桥结构的发展,并以一座16米的上承式现代竹拱桥为研究对象,通过改变矢跨比、拱肋刚度、结构宽跨比等参数对其进行静动力分析,具体研究内容如下: 首先,阐述现代竹材料的研究现状,对拱桥结构进行力学分析,提出建造上承式现代竹拱桥的理论可能性。在此基础上,对16m上承式现代竹拱桥进行有限元分析,论述有限元模拟中材料本构关系、荷载输入等的确定。对该现代竹拱结构进行极限承载力状态的静力特性分析,应力、轴力及竖向挠度等结果均满足限值要求; 通过分析矢跨比对拱肋刚度、拱轴力、弯矩、支座反力等的影响,讨论出了现代竹结构拱桥合理的矢跨比;通过改变竹拱肋宽度与高度模拟结构不同刚度,得出不同刚度对现代竹拱桥竖向挠度和拱肋应力影响较大,拱肋刚度为结构控制因素。 再次,对该拱桥结构进行模态分析,得出前十阶的自振频率及相应振型。通过改变结构矢跨比、宽跨比及拱肋刚度等参数,研究现代竹拱桥的动力特性,结果表明: ①竹拱桥矢跨比变化对结构前两阶振型序列产生了变化,与传统钢管混凝土拱桥有所差异; ②现代竹拱桥随矢跨比减小,基频变化幅度产生差异,现代竹拱桥设计时,其矢跨比不宜取过大; ③拱桥面外基频与面内基频之比,随桥面宽度增加而增加; ④竹拱结构的高阶频率,随宽跨比的增加呈现减小趋势,阶数越高其减小趋势越明显。 最后,对现代竹拱桥运用时程分析进行抗震性能研究,得出三种地震波横桥向激励下的位移及内力反应。通过改变结构矢跨比与刚度比进行参数分析,研究表明: ①现代竹拱桥矢跨比对拱肋横向位移影响很大,影响程度随矢跨比的增大而增大; ②随着刚度比的增加,横桥向位移变化幅度(曲线斜率)减小,结构设计时,需要合理设置竹拱肋的抗弯刚度,不宜取过小。 |
作者: | 周文 |
专业: | 土木工程;结构工程 |
导师: | 王承启 |
授予学位: | 硕士 |
授予学位单位: | 重庆交通大学 |
学位年度: | 2016 |
正文语种: | 中文 |