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基于焊接残余应力的钢箱拱极限承载力分析
| 论文题名： | 基于焊接残余应力的钢箱拱极限承载力分析 |
| 关键词： | 钢拱桥;钢箱焊接;焊接残余应力;结构稳定性;极限承载力;有限元法 |
| 摘要： | 随着我国桥梁建设的发展，出现了一些造型新颖、构造复杂的大跨度钢拱桥，其极限承载力是设计建造中的关键问题。大跨度钢拱桥的稳定性及极限承载力的研究具有重要的理论意义和工程价值。以宁波甬江大桥工程为背景，本文开展了以下方面的研究。 本文阐述了大跨度钢拱桥稳定及极限承载力的理论研究历史和现状，概括了国内外众多学者在大跨度钢拱桥稳定及极限承载力方面的研究成果，具体的阐述了大跨度钢拱桥稳定及极限承载力的相关理论，焊接残余应力的产生原因和用有限元对其进行分析的原理，精确的计算出钢箱焊接残余应力的大小。对宁波甬江大桥进行了第一类稳定分析，并得出了结论；进行第二类稳定分析时，考虑了结构的几何非线性和材料的非线性，研究各类参数对大跨度钢拱桥极限承载力的影响。 文章运用大型有限元软件ANSYS对宁波甬江大桥建立空间有限元模型，分析大跨度钢拱桥在成桥状态下的失稳模态并得出相应的稳定安全系数，并在成桥状态下对其整体稳定性展开讨论。此外，本文还探讨了横撑截面面积、横撑布置间距、主拱截面高度、拱肋倾斜角度、焊接残余应力等物理、几何特性指标对大跨度钢拱桥成桥阶段稳定性的影响，得出了相关的结论。 (1)钢箱拱是大跨度箱型截面，横向宽度较大，其面外刚度较强，所以面内失稳为其主要的破坏形式。 (2)由于钢箱拱采用了全截面焊接，所以整座桥梁中，焊接产生的残余应力很大，本文通过ANSYS对焊接残余应力的分布及大小进行了计算，并得出了精确的数值。 (3)考虑了焊接残余应力的大跨度钢拱桥与不考虑焊接残余应力的钢拱桥相比其极限承载力降低了18.03％。由此得出结论，在对大跨度钢拱桥的极限承载力进行计算时，焊接残余应力是必须要考虑的一个重要因素。 (4)在考虑了焊接残余应力的情况下，研究了钢箱拱截面的物理、几何参数对钢箱拱极限承载力的影响。 |
| 作者： | 孙福斌 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 宋福春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 沈阳建筑大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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