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轴线与高程偏差对钢管混凝土拱桥受力影响分析研究
| 论文题名： | 轴线与高程偏差对钢管混凝土拱桥受力影响分析研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;高程偏差;轴线偏差;静力性能 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥因其刚度大、跨越能力强、造型优美、施工速度快等优点，在国内得到快速发展。随着跨径的不断增大，施工难度也随之增大，施工过程中不可避免地出现轴线与高程的偏差。这些偏差不仅影响到成桥线形与截面内力，还会降低拱桥的稳定性。为此，本文依托三座不同跨径的钢管混凝土拱桥，从理论分析和数值计算开展几何偏差对大跨度钢管混凝土拱桥静力性能影响分析研究，主要研究内容如下： （1）针对钢管混凝土拱桥施工中常见的轴线和高程偏差，将其归结为单波正对称、双波反对称和马鞍形三种偏差类型，分析不同类型偏差产生原因。结合一致缺陷模态法与随机缺陷模式法，结合三种偏差类型在面内、面外的表现形式，共计五种偏差作为本文的研究对象。采用周期为π、2π、3π的正弦函数建立单波正对称、双波反对称和马鞍形偏差的数学表达式，在此基础上采用数值方法开展五种偏差对钢管混凝土拱桥静力性能影响研究。 （2）采用能量法原理建立恒载压力线与拱轴线之间的最小二乘线关系，确定高程偏差对弯矩影响研究中应采用的基准拱轴线形。根据力法原理开展抛物线拱含任意高程偏差下拱截面内力表达式推导，通过算例验证公式的正确性，在此基础上研究不同高程偏差对主拱弯矩的影响行为。基于等效压杆简化算法，求解偏差影响下满足边界条件压杆挠曲线方程，据此分析不同种类高程与轴线偏差对钢管混凝土拱桥稳定性的影响。 （3）以三座不同跨径钢管混凝土拱桥为依托，开展五种偏差类型在不同偏差峰值工况下对拱肋控制截面位移、内力与偏心距的差异对比分析。基于偏差对控制截面弯矩与变形的影响规律，提出以截面位移或内力作为控制目标时，不同种类偏差控制值的计算方法。 （4）开展五种偏差在不同偏差峰值工况下对钢管混凝土拱桥主拱弹性、几何非线性、双重非线性稳定性的影响，根据计算结果建立最不利偏差作用下拱桥双重非线性稳定安全系数、跨径、偏差峰值三者间的关系式。在偏差对双重非线性稳定性的影响的基础上，探析五种偏差对拱桥主拱破坏路径的影响。结合分析结果，探讨现行规范的合理性，并给出合理建议。 |
| 作者： | 黄文正 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周水兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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