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飞燕式系杆拱桥三角区精细化分析及参数优化
| 论文题名： | 飞燕式系杆拱桥三角区精细化分析及参数优化 |
| 关键词： | 飞燕式系杆拱桥;精细化分析;原位试验;参数优化 |
| 摘要： | 飞燕式系杆拱桥是基于系杆拱桥发展的一种桥型，其造型新颖，经济美观，整体体系受力合理。然而该类型桥梁的三角区存在空间构造复杂，杆系模型分析误差大，分析难度大等问题。因此本文以三角区的力学机理为研究目标，探索其精细化分析方法，并在此基础上对其参数进行优化研究。本文依托某飞燕式系杆拱桥的建设，采用Ansys有限元软件建立三角区局部精细模型，探究该区域各构件的传力机理，分析构件各参数对该区域的影响。主要工作内容和成果如下： （1）简要阐述局部精细化建模思路，介绍局部精细化模型建立的基本原则和方法，通过对比分析选择合理的单元类型和网格划分方式。基于依托工程桥梁，建立三角区局部精细化模型。 （2）对局部模型进行最不利荷载下工况下的受力分析，分析结果表明混凝土拱座侧缘局部承压；钢拱肋在构件连接处出现应力集中，钢混结合的构造形式使得拱脚处应力集中问题得到明显改善，最大应力显著降低。 （3）结合背景工程原位试验，对三角区进行应力测试，对比实测值与精细化模型计算值，结果表明实测值与理论值基本吻合，验证了局部精细化模型的有效性，能够真实的反映三角区结构受力情况。 （4）在钢混结合段混凝土填充优化分析中，通过变化填充混凝土长度，讨论了三角区关键力学指标的变化。得出填充混凝土可改善钢拱肋应力分布，明显降低拱脚处最大应力，但当填充混凝土长度达到1.1倍截面高度后，继续增加混凝土填充对结构受力状态的改善不显著； （5）在钢混结合段预应力钢束张拉力优化分析中，通过调整预应力钢束张拉力，讨论了三角区关键力学指标的变化。分析得出预应力钢束可有效减小填充混凝土的拉应力，钢束张拉力大小应保证钢混结合段各构件受压并具有一定压应力储备； （6）在温度作用对三角区的受力影响分析中，通过结合最不利荷载工况与年温差作用，分析了三角区关键力学指标的变化。结果表明在升温作用下会使混凝土拱座处拉应力区域的应力增大；在降温作用下会使拱肋拱脚处局部应力显著增大，对三角区结构受力不利。 |
| 作者： | 国纪轩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 任伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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