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钢管混凝土抛物线拱平面外稳定性能研究
| 论文题名： | 钢管混凝土抛物线拱平面外稳定性能研究 |
| 关键词： | 桥梁;钢管混凝土;抛物线拱;平面外稳定性能;等效柱模型 |
| 摘要： | 在竖向荷载作用下，拱支承处产生的水平推力，使得拱肋截面弯矩显著减小，以承受轴向压力为主。钢管混凝土材料以受压为主，适合于在拱结构中应用。钢管混凝土拱兼具承载力高、施工方便、造型美观等优点，故在我国桥梁工程中取得了广泛的应用，并且近年来也得到了国外工程界的认可。随着施工技术的成熟，钢管混凝土拱的跨度不断增大，不利于拱肋的稳定；同时，现代桥梁结构的造型愈加新颖、独特，其平面外稳定问题尤为突出。在钢管混凝土拱的平面外稳定问题中，其失稳时是由轴力、平面内及平面外弯矩、扭矩等共同作用导致的，截面应力分布较为复杂，同时包括几何非线性的影响，导致问题进一步复杂，相关研究比较少见。因此，针对钢管混凝土拱的平面外稳定问题开展研究工作，显得迫切而必要。本文以工程中常见的钢管混凝土抛物线拱为研究对象，对其在竖向荷载作用下的平面外稳定性能展开研究，具体内容如下： （1）采用ABAQUS软件建立钢管混凝土抛物线拱的有限元模型，针对钢管混凝土拱的结构、材料特点，以及平面外稳定问题的受力特点，确定适合的单元类型、材料应力-应变关系及分析方法，并考虑几何-材料双重非线性及几何初始缺陷的影响。通过对比现有的钢管混凝土抛物线拱平面外稳定试验及钢管混凝土格构柱轴压试验结果，验证本文采用有限元模型的正确性。 （2）通过对目前工程中单圆管截面钢管混凝土拱的统计分析，确定本文研究对象的几何参数，着重研究其平面外稳定问题的主要影响因素：含钢率、长细比及矢跨比。由荷载-位移全过程曲线的分析，得到其平面外稳定承载力；由拱肋截面的变形及内力分析，确定其发生平面外失稳过程中的受力特点，据此采用等效柱模型，确定其平面外稳定系数计算公式。 （3）针对工程常见的桁式截面钢管混凝土抛物线拱，对其平面外稳定性能展开研究，截面形式有双肢、三肢及四肢截面，主要分析参数有含钢率、长细比及矢跨比。在单圆管截面钢管混凝土拱平面外稳定性能研究的基础上，针对桁式截面钢管混凝土拱的结构特点及受力特点，对其在单位剪力作用下的平面外剪切变形进行推导，并建立考虑剪切变形影响的平面外稳定设计公式。 |
| 作者： | 梁勇 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 刘昌永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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