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原文传递大跨度上承式钢箱肋拱桥静动力性能影响研究

论文题名：	大跨度上承式钢箱肋拱桥静动力性能影响研究
关键词：	上承式钢箱肋拱桥;静力特性;动力特性;稳定性;非保向力效应
摘要：	本文依托一座300m跨径的上承式钢箱肋拱桥展开研究，目前国内钢箱肋拱桥建造不少，但跨径300米以上的钢箱拱并不多，并且在国内的5座大跨钢箱肋拱桥中，没有1座为上承式钢箱肋拱桥。因此结合此桥开展上承式钢箱肋拱桥静动力特性和稳定性研究是十分必要的。　　由于该桥的桥道系分离，桥面较宽，钢箱双肋之间肋间距也较大，因此本文进行了活载的偏载作用下钢箱肋拱桥静力性能的研究；拱肋间横向联结系形式及其布置、肋间距大小、立柱间联系形式对全桥动力特性及稳定性的影响；研究人员针对非保向力效应对拱桥的稳定性已进行了较多的研究，但多集中于中下承式拱桥，本文初步探讨了考虑非保向力效应对上承式拱桥稳定性的影响。具体研究工作及结论如下：　　论文首先进行了活载的偏载作用下全桥静力性能研究，分析表明，当左幅桥面的3个车道全部满载，右幅全部空载时，两拱肋内力差异较大。偏载侧与未偏载侧轴力相差大于20%；在拱脚至1/8L跨拱肋受拉侧不同，弯矩值相差非常大；剪力除横撑布置区域外，其他位置偏载侧与未偏载侧剪力差异在50%左右。另外研究了偏载情况下肋间联系形式对结构静力性能的影响，分析发现肋间联系形式对拱肋轴力和弯矩影响较小，拱肋的拱脚至1/8L跨之间剪力差异较大，横撑布置区域拱肋的剪力分布也存在差异。活载的偏载作用下，不同位置的横撑内力变化不同，不同肋间联系形式横撑内力分布也不同且变化较大，在双肋中心线处弯矩值达到最大，拱脚和拱顶处布置的肋间横撑偏载侧与未偏载侧弯矩值相差较小，1/4L至3/8L相差较大；剪力在拱肋与肋间横撑相连接处剪力值最大，越靠近拱顶，偏载侧与未偏载侧在拱肋中心线处剪力差值越大；二是在活载的偏载作用下，不同立柱间联系形式下，活载通过立柱传递的内力不同，偏载侧与未偏载侧立柱柱脚的轴力大小也不同，立柱间横撑采用K、X撑时，柱脚轴力比一撑、无横撑高了10%，偏载侧立柱受压，未偏载侧出现受拉区域；立柱间横向联系形式不同，对拱肋的轴力影响不大，而对未偏载侧拱脚处弯矩影响较大。拱上建筑跨径不同对拱肋的轴力影响不大，对拱肋1/8L到3/8L的弯矩影响较大。　　其次是对钢箱肋拱桥动力特性及稳定性展开研究：首先是研究肋间横向联系对结构动力特性及稳定性的影响，得出了拱肋横向联系形式对结构面内外基频和稳定性影响较小，而横向联系布置位置和数量影响较大，在拱脚到拱顶均匀布置和在1/4L到拱脚处布置横撑对提高面外刚度和横向稳定性贡献较大。其次是研究上承式拱桥肋间距的大小以及不同肋间距下肋间联系的布置对结构动力特性及稳定性的影响，得出了肋间距与跨径之比不应小于1/20，肋间距与跨径之比在1/15~1/20之间，同时针对比较窄的肋间距下本文通过不同的肋间联系布置方案给出了横撑布置建议；最后是研究了立柱间联系形式对稳定性的影响，得出了立柱间横向联系形式为K、X撑时，对面外基频和面外稳定性影响不大，比一撑面外基频和面外稳定性略高，同时K、X撑自身刚度对横向稳定性影响较小。　　最后分析了上承式钢箱肋拱桥考虑非保向力效应对结构稳定性能的影响：考虑非保向力效应时，立柱间联系的存在对结构面内稳定性影响不大，对面外稳定性有正面效应，且不同形式的立柱间联系影响不同，面外稳定系数提高了大约20%；不同拱上建筑跨径与分离式桥道系在考虑非保向力效应时，面内、面外稳定均有不同程度的提高；不同荷载组合对于结构面内外稳定影响不大。
作者：	张鑫
专业：	土木工程;桥梁与隧道工程
导师：	朱东生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022