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飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性分析
| 论文题名： | 飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;稳定性;安全系数;力学性能 |
| 摘要： | 由于钢管混凝土拱桥具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点,比较好地适应了现代桥梁修建所需达到的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多要求,近些年来得到了飞速发展和广泛应用。飞燕式钢管混凝土拱桥作为其中极具特色的重要桥型,以其绝佳的美学形象及钢管混凝土材料的强劲优势,不断受到桥梁工程师们的青睐。然而,其毕竟属于新型桥梁,各方面理论和技术还不是十分成熟完善,许多问题还有待研究,那么对其稳定性进行分析、探讨、研究就显得很有必要。 本文在分别论述钢管混凝土的力学性能、拱桥稳定问题的计算理论以及结构非线性有限元方法等基本理论的基础上,以跨径55+240+55m的江汉五桥为工程背景,对飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性进行建模分析。利用MIDAS和ANSYS两种大型通用有限元软件分别建立飞燕式钢管混凝土拱桥的结构计算模型,对其施工过程及成桥阶段各工况的线弹性及弹塑性稳定问题进行数值模拟分析,分别得到了各类工况下第一类稳定安全系数、失稳模态及第二类稳定安全系数。通过对模型的分析,得出线弹性下结构的稳定安全系数明显偏大;几何非线性分析得出的结构稳定安全系数与线弹性下的结果相差不大,几何非线性对钢管混凝土拱桥的稳定性影响较小;而考虑材料非线性因素计算得出的临界荷载值明显要比线弹性分析和几何非线性分析结果有较大下降。同时说明钢管混凝土拱桥的失稳大部分是发生在弹塑性变形范围,即拱发生侧向屈曲时结构的应力大于材料的弹性极限,按几何非线性和材料非线性理论来求得拱桥的失稳极限荷载才是拱桥的稳定荷载。最后,对影响飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性的主要因素展开了讨论。分别计算分析了的拱轴系数、矢跨比、宽跨比、拱肋刚度、吊杆刚度、吊杆非保向力以及风撑的数量、形式和刚度等各类因素对飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性的影响,研究不同取值状况下结构稳定的影响因素取值或形式的合理范围。 |
| 作者： | 田路 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张谢东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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