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基于极限承载力的中承式拱桥鲁棒性分析
| 论文题名： | 基于极限承载力的中承式拱桥鲁棒性分析 |
| 关键词： | 中承式拱桥;极限承载力;鲁棒性;参数分析 |
| 摘要： | 在土木工程领域，鲁棒性指结构在发生局部损伤的情况下，具有不发生整体失效，依然能够保持整体结构安全可靠的一种能力。目前越来越多的桥梁安全事故是由于局部损伤导致，如何增强结构的鲁棒性，提高结构在极端情况下容许损伤的能力受到学术界和工程界的广泛关注。本文以芜湖袁泽桥这座中承式钢管混凝土拱桥为工程背景，建立全桥有限元模型，提出基于结构损伤前后极限承载力变化的鲁棒性指标对该桥进行鲁棒性分析，并结合实际综合考虑多种损伤场景。分析桥梁结构鲁棒性可在一定程度上预测桥梁由于局部损伤而突然破坏时结构的整体抵抗能力，具有一定的实际工程意义。 1.以芜湖袁泽桥为工程背景，建立全桥有限元模型，通过正常使用状态下的静力分析，明确结构的吊杆索力、内力分布和结构变形情况。然后研究非线性基本理论和非线性方程组的求解方法，通过不同的荷载形式对结构持续加载，同时考虑几何非线性和材料非线性的双重非线性效应，计算出结构的极限承载力。通过对加载过程进行分析，明确了结构的屈服过程及破坏路径，结构最终的破坏模式为吊杆断裂。 2.对袁泽桥进行鲁棒性分析，以基于极限承载力的鲁棒性指标为主，同时提出基于结构位移、吊杆拉应力、主梁等效应力、主拱应变能的鲁棒性指标作为对比，对袁泽桥鲁棒性进行综合评价。分别考虑吊杆损伤、拱肋损伤、纵/横梁损伤等多种不同的损伤场景下，结构鲁棒性的量化结果和变化规律。结果表明，单根吊杆失效对整体结构影响很小，三根以上吊杆同时失效对结构的极限承载力影响较大;拱肋和纵梁损伤对结构影响较大，应受到足够的重视;横梁损伤对结构极限承载力影响较小。 3.对影响袁泽桥结构鲁棒性的主要因素进行参数分析，分析不同吊杆形式、横梁布置间距、拱肋屈服强度和纵/横梁屈服强度对结构鲁棒性的影响。分析结果表明:吊杆的构造形式对拱桥鲁棒性影响最为显著，合理的吊杆形式不仅能够大幅提高拱桥的极限承载力，更是提高拱桥鲁棒性的关键。增加横梁的数量可以提高整个桥跨结构的整体性和冗余度，对结构鲁棒性的提高也有一定的帮助。拱桥结构鲁棒性与拱肋屈服强度密切相关，增加拱肋屈服强度可以提高拱桥结构鲁棒性。拱桥结构鲁棒性与纵/横梁屈服强度之间没有直接联系，想通过增加纵/横梁屈服强度的方式来提高拱桥鲁棒性效果不佳。 |
| 作者： | 黄庆 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 任伟新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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