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钢管混凝土抛物线拱平面内稳定性能研究
| 论文题名： | 钢管混凝土抛物线拱平面内稳定性能研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;抛物线拱;轴心受压;平面内稳定;极限承载力 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱因具有外形美观、施工方便、跨越能力强、承载力高等优点,在桥梁工程、大跨体育场馆、以及地铁隧道开挖支护中都有广泛应用。其中最具代表性的应用是钢管混凝土拱桥,自从1990年我国第一座钢管混凝土拱桥四川旺苍大桥建成以来,近20年来这种新兴的桥梁结构形式在我国得到了迅猛发展:据不完全统计,我国在建和已建钢管混凝土拱桥达300多座,其中跨度超过200米的约40座,最大跨度的钢管混凝土拱桥已超过500米。伴随着拱桥的发展,新的施工工艺和桥型也相继出现。但相比如此广泛的应用,新工艺及设计方法、理论研究则并不完备,因此系统性的研究十分必要。 本文以钢管混凝土抛物拱为研究对象,研究其在轴压及压弯作用下的平面内稳定承载力问题,具体内容如下: (1)钢管混凝土抛物线拱的有限元模型建立及验证 本文采用大型通用有限元软件ABAQUS计算钢管混凝土抛物线拱的面内稳定承载力,其主要分析步骤包括建立有限元模型、施加荷载、求解和后处理四个阶段。有限元模型的建立既是后续分析的基础,也是整个分析过程的关键步骤,包括材料本构的确定、单元类型的选取以及网格划分等内容。模型同时考虑材料非线性和几何非线性的影响,因此须选择合理的本构模型和几何初始缺陷。此外,为了验证有限元模型的正确性,分别采用钢管混凝土柱和钢管混凝土拱的试验数据对模型的计算结果进行验证。 (2)竖向均布荷载作用下钢管混凝土抛物线拱的平面内稳定承载力 结合钢管混凝土抛物线拱截面抗压强度设计公式,采用已验证过的有限元模型,针对不同矢跨比、长细比及含钢率,考虑几何非线性和材料非线性的影响,研究全跨竖向均布荷载作用下钢管混凝土抛物线拱的平面内非线性稳定承载力,并提出了适合轴压作用下钢管混凝土抛物线拱的稳定系数计算公式,为进一步建立压弯作用下的稳定承载力设计公式打下基础。 (3)典型荷载工况作用下钢管混凝土抛物线拱的平面内稳定承载力 在实际工程实践中,抛物线拱同时承受轴力与弯矩的共同作用,本文研究了四种典型荷载作用下钢管混凝土抛物线拱的平面内非线性稳定性能。考虑了几何非线性和材料非线性影响,针对不同矢跨比、长细比及含钢率的抛物线拱计算其极限承载力,建立了压弯作用下钢管混凝土抛物线拱的平面内稳定系数计算公式,提出了考虑荷载类别及荷载作用方式影响的弯矩调整系数。 |
| 作者： | 李晓倩 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 王玉银;刘昌永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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