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钢管混凝土劲性骨架拱桥地震响应分析及构件承载力研究
| 论文题名： | 钢管混凝土劲性骨架拱桥地震响应分析及构件承载力研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土劲性骨架拱桥;地震响应;构件承载力;结构安全性 |
| 摘要： | 钢管混凝土劲性骨架拱桥是内填外包型钢管混凝土应用于拱桥中形成的一种桥梁结构。优良的力学性能和施工工艺使其在我国公路工程中的应用有了一些成功的案例，而在我国铁路工程的应用还较少，研究对象有限，成果也不多。同时我国现阶段的铁路工程规范还没有关于内填外包型钢管混凝土结构的设计内容，因此探究其在地震作用下的结构响应以及是否达到了其极限承载力，为今后建造更多这种形式的铁路桥梁提供抗震设计和结构设计方面的参考就显得很重要也很有必要。本文以在建的渝黔铁路某特大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥为研究对象，对其进行地震响应分析和构件承载力研究，主要研究内容如下： （1）概述动力特性理论，利用MIDAS进行桥梁有限元建模和自振特性分析。 （2）分析了桥梁在规范设计反应谱作用下的地震响应，同时分析了恒载、列车荷载以及温度荷载作用下结构的内力和构件的应力。 （3）分析了桥梁在E1-centro地震波和汶川卧龙地震波作用下的时程响应，并对比分析了两种方法的计算结果，同时探究行波效应对本桥的影响。 （4）分析了外包混凝土、内填混凝土以及钢管的受力情况，并根据目前铁路工程中使用的容许应力法对各个构件的应力状态进行了评判。 （5）确定桥梁结构的实际受力最不利截面并将其构造为内填外包型钢管混凝土直杆短柱构件，利用ANSYS建立了构件的有限元模型并计算了在实际受力情况下该构件的极限承载力和安全系数，评判了桥梁的承载力水平和安全性。 综合本文分析的结果，可知：主梁一阶频率为0.652Hz，与全桥基频0.593Hz相差不大，表明桥梁上部主梁刚度较大，桥梁前15阶自振频率的带宽为1.466Hz，表明其振型密集；反应谱分析和时程分析表明桥梁抗震性能良好，两种方法的计算结果相差不大，且有相同的规律和趋势，考虑行波效应对桥梁受力是不利的，并且顺桥向行波效应大于横桥向行波效应；外包混凝土、内填混凝土以及钢管在各种荷载作用下的应力都在其材料容许应力范围内，结构受力处于安全状态；桥梁的实际受力最不利截面为拱顶截面，其在各种荷载作用下均有良好的受力状态，内力值远小于其极限承载力，因此可以认为这种内填外包型钢管混凝土劲性骨架拱桥结构具有很高的承载力和良好的结构安全性。 |
| 作者： | 严云 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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