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大跨度钢管混凝土拱桥施工过程仿真计算分析
| 论文题名： | 大跨度钢管混凝土拱桥施工过程仿真计算分析 |
| 关键词： | 大跨度;钢管混凝土拱桥;施工过程;仿真计算分析;稳定系数 |
| 摘要： | 大跨度钢管混凝土拱桥是一种自架设体系结构，结构的刚度是分阶段逐渐组合而成的，整个施工过程复杂而又漫长，因此施工过程的仿真计算分析及相应施工阶段结构的位移、内力实时监测是十分必要的。本文依托湖北省交通厅科技攻关项目“大跨度钢管混凝土拱桥施工控制关键技术研究”，以湖北省恩施州景阳河大桥为工程背景，对钢管拱肋架设及管内混凝土灌注施工过程进行仿真计算分析。主要内容如下： 1．在钢管混凝土拱桥施工过程的模拟分析中，运用“单元生死技术”，解决了正装分析和倒装分析中繁琐的建模问题和复杂的数据传输难题，并编制出相应的ANSYS命令流程序，以实现施工仿真分析的程序化、简单化。 2．基于最优化理论，对钢管混凝土拱桥拱肋架设过程的扣索索力进行仿真计算。在对结构进行空间有限元计算的基础上，通过设置目标函数，约束设计变量和状态变量，迭代优化出最佳的索力值，并通过和常用计算方法及现场实测数据相比较，得出计算的索力既能确保结构的受力状态和变形始终处在安全范围内，又能保证架设和调整后的拱肋线形符合设计期望，而且索力的计算精度较高，收敛速度快。 3．基于几何非线性、材料非线性及双重非线性分析的基本理论，结合钢管管内混凝土灌注施工工艺及混凝土泵送顺序，对管内混凝土灌注施工全过程进行仿真计算分析，研究了此阶段结构的受力及变形情况；对该施工过程结构的线性、几何非线性及双重非线性稳定性进行详细分析，确定其失稳模态及稳定系数。分析结果表明，该桥的面内刚度远远大于面外刚度；各灌注施工工况下的稳定系数都大于10，拱肋整体失稳的可能性很小；几何非线性对大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性影响较小；考虑几何非线性后，稳定系数仅下降了10％左右；材料非线性对大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性影响较大，同时考虑几何非线性和材料非线性后，稳定系数约为弹性稳定系数的40％，在分析大跨度钢管混凝土拱桥的稳定性时，应考虑几何非线性和材料非线性的共同影响。 |
| 作者： | 张明中 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 王佶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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