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异型梁拱组合桥施工及运营阶段力学性能分析
| 论文题名： | 异型梁拱组合桥施工及运营阶段力学性能分析 |
| 关键词： | 异型梁拱组合桥;施工过程;受压状态;力学行为;有限元模型 |
| 摘要： | 异型梁拱组合桥造型优美，揉合了普通拱桥和传统桥梁的优点，但由于其结构复杂，相互借鉴性小，且均为空间超静定结构，结构行为与受力特点不易把握，施工过程及运营状态下桥梁结构的安全很难依据常规桥梁的力学规律进行直接评判，这就要求对具体的桥梁建立相应的有限元模型进行详细数值分析。本文以郑东新区前程路大桥为依托工程，基于有限元数值分析方法，对大桥施工过程及运营阶段进行仿真分析，并根据计算结果得出该组合拱桥的一些力学性能特征。主要研究内容及结论如下： （1）简述拱式组合桥梁的分类及受力特点，在收集国内外相关资料并简要总结其研究成果的基础上，阐述异型梁拱组合桥的力学行为和受力特点。 （2）详细介绍郑东新区前程路大桥主要结构构造及相关设计标准，以此为背景，运用软件MIDAS/Fea和MIDAS/Civil建立了空间有限元模型，并对模拟过程进行说明。 （3）采用影响矩阵法对郑东新区前程路大桥成桥吊杆力进行调整，得出合理成桥状态吊杆张拉力。分析桥梁一次成桥时主要构件的受力及变形，明确郑东新区前程路大桥的内部传力机理：中跨钢主梁的大部分恒载由吊杆传递至拱肋，拱肋再将其以轴向压力的形式沿拱轴线传递至与拱脚固结的V墩刚构结构，最后超静定V墩刚构将力传递至基础。 （4）将郑东新区前程路大桥支架分段施工过程划分为21个施工阶段，分析桥梁主要构件受力及变形随施工进程的变化特点，得出：次边跨V墩刚构施工完成，形成稳定的超静定结构之后，后续施工对混凝土构件最大正压应力及变形影响较小，V墩斜腿及上部箱梁始终处于受压状态；中跨钢结构中，钢拱肋受力及变形比钢主纵梁和小横梁显著，最不利状况下均能满足规范中钢材强度及刚度的要求；吊杆所受最大内力并不全在成桥状态，部分吊杆最不利工况为二期铺装完成时，施工中各吊杆的安全系数均满足规范要求。 （5）通过对桥梁运营阶段活载及温度荷载单独作用分析得出：活载对郑东新区前程路大桥的受力及变形影响小，而温度荷载对其影响显著；最不利活载作用下，各吊杆产生的内力为成桥时的24.0％左右，而温度荷载仅对靠近拱脚处的少数吊杆内力影响较大；整体升降温时，次边跨混凝土结构易出现较大的拉或压应力，而钢构件内部温度应力却很小；梯度温度对于桥梁整体性能的影响程度介于中活载和整体升降温之间。 （6）对桥梁结构进行了承载能力极限状态、正常使用极限状态下混凝土结构、钢结构和整体刚度的验算，均满足规范要求，大桥的结构设计可行。 |
| 作者： | 彭文龙 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 李杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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