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大跨度钢桁架拱桥二阶静风稳定性分析
| 论文题名： | 大跨度钢桁架拱桥二阶静风稳定性分析 |
| 关键词： | 大跨度钢桁架拱桥;二阶静风稳定性;空间非线性杆系;吊杆非保向力;扣背索索力 |
| 摘要： | 钢桁架拱桥以其优美外形、较强的跨越能力成为城市中跨越大江大河应用最广的桥型之一。随着钢桁架拱桥的跨径不断加大，矢高增加，其施工中的稳定性问题表现的越来越突出，成为桥梁设计者们关注的焦点之一。本文根据二阶静风稳定分析的基本理论，阐述了基于通用有限软件ANSYS的二阶静风稳定性的分析方法，并以一座跨径（70+240+70）m的下承式钢桁架拱桥苏岭山大桥为例，研究了该桥在施工过程中的二阶静风稳定性问题。全文主要工作内容如下： 1、查阅相关文献资料，回顾了国内外拱桥的发展历史，并对拱桥研究理论的发展做了系统的概述，回顾了现有拱桥稳定计算理论，包括解析法和数值分析法。随着计算机性能的提升和大型工程计算软件的发展，基于有限元方法的结构稳定分析已成为主流方法之一，本文重点介绍了ANSYS有限元软件对两类稳定问题的具体分析方法，以及双重非线性的理论基础和实现途径。 2、建立苏岭山大桥的空间非线性杆系模型，分析四个工况下恒载及施工荷载和考虑静风荷载的结构一阶稳定性，结果表明：不考虑静风荷载时，施工前期结构整体刚度较大，屈曲模态表现为局部杆件面外屈曲，随着节段不断拼装，悬臂增大，结构整体刚度降低，整体失稳先于局部杆件屈曲；考虑静风荷载的一阶稳定性，结构的屈曲形式均表现为风撑斜杆的面外失稳破坏。 3、考虑双重非线性分析苏岭山大桥的二阶静风稳定性，揭示出失效杆件的破坏机理，结果显示：全桥结构失稳破坏是随着进入塑性区域的局部杆件不断增多，丧失整体刚度而达到极限承载能力，屈曲破坏突出的部位表现在第一道风撑下平联杆处。 4、参数化分析了拱桥二阶静风稳定性的四个影响因素，包括拱座处的边界条件、扣背索索力误差、非线性因素和吊杆非保向力效应，有以下结论：约束形式和扣背索索力误差对抗风稳定性的影响不大；几何非线性和材料非线性对其影响程度不同，以材料非线性影响最为显著，仅考虑几何非线性往往会高估结构的抗风能力，只考虑材料非线性得到的结果较为接近实际值；吊杆非保向力效应不容忽视，对提高结构整体性的作用显著。 |
| 作者： | 孙雪平 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 康俊涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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