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大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性分析
| 论文题名： | 大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;稳定性分析;安全系数;判别准则;增量法;有限元方程 |
| 摘要： | 拱桥是一种古老的桥型，以其优美的曲线线型，无处不在，人见人爱。在我国社会主义现代化建设大浪潮的洗礼下，全国公路交通、城市轨道交通蛛网密布，桥梁建设事业日新月异，基础设施建设不断加强，都已取得了辉煌成就。钢管混凝土拱桥这种组合结构具有塑性好、重量轻、强度高、耐冲击、耐疲劳等多种优点，最近几十年在桥梁工程项目中大规模应用，已成为桥梁结构研究中的一大热点。随着高强复合材料加入，薄壁结构出现，转体施工、缆索吊装系统等技术成功应用，钢管混凝土拱桥跨径也从十几米飞跃到几百米，能够跨越海湾山谷和大江大河，成为参选大跨度桥梁理想桥型之一。然而，随着公路和城市中的大跨径钢管混凝土拱桥的广泛修建，结构表现出大位移、大变形的特点，这种结构的稳定性研究日益重要，人们也越来越重视和关注影响这种桥型稳定性的各种因素。 本文介绍了钢管混凝土材料的发展概况及其在拱桥中的应用，拱肋的模拟方法，结合钢管混凝土拱桥的特点和研究现状，阐述了钢管混凝土拱桥的两类稳定性问题和稳定安全系数，给出了平衡稳定性的判别准则，进一步阐述了拱桥的极限稳定承载力的理论意义。随后，又重点介绍了钢管混凝土拱桥的非线性有限元理论，简要介绍了拱桥采用双重非线性建模的几个基本假定，详细论述了几何、材料非线性和双重复合非线性的分析方法，总结出增量法分析几何非线性的有限元方程。 运用大型通用有限元软件Midas/Civil，对广西省一座跨径252m的中承式钢管混凝土拱桥，建立适当的空间有限元模型，模拟4种工况对该桥进行线弹性屈曲分析，得到相应的稳定安全系数和失稳模态，比较分析了几何、材料非线性和双重复合非线性对拱桥整体稳定安全性的影响。此外，还着重对比阐述了影响全桥稳定性的风荷载、矢跨比、拱肋刚度、横撑形式及其布置位置和吊杆非保向力等主要因素，希望对今后钢管混凝土拱桥的安全运营和通车平稳提供理论上的依据。接着，主要分析了全桥的动力特性，以有限元程序Ansys为平台，对同一座钢管混凝土拱桥拱肋建立合适的空间有限元模型，简要介绍了Lyapunov运动稳定性理论、结构动力稳定判别方法，总结了拱结构动力稳定性的判别方法，重点对地震动作用下的拱肋的弹性动力稳定性进行了分析。因此，本文对实际工程的稳定性研究具有一定的参考意义。 |
| 作者： | 邢雯芳 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 肖勇刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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