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异型拱桥的拱轴线优化和稳定分析
| 论文题名： | 异型拱桥的拱轴线优化和稳定分析 |
| 关键词： | 异型拱桥;拱轴线优化;桥梁结构;几何非线性;稳定理论;有限元 |
| 摘要： | 随着社会的发展，桥梁结构已不单纯满足交通功能，而且作为一种空间艺术结构物存在于社会之中。对桥梁美学的日益重视，促进了桥梁造型的丰富多彩。在传统拱桥的基础上，一些新颖的异型拱桥又呈现在人们面前。一般来说，异型拱桥相较于常规拱桥，在追求视觉美感的同时，必然要牺牲一些结构受力的合理性。但一味强调受力的合理性，其结果只能是失去桥梁设计的个性和特色。在美学与力学之间找到一个平衡点，才能获得合理的设计。 张家口清水河通泰桥是一种拱肋斜跨主梁的异型拱桥。拱肋跨径180m，矢跨比0.3451；主梁跨径190m，平面半径R=600m。结合实际工程，求解近似合理拱轴线，并对该桥进行拱轴线优化及整体结构稳定分析。本文主要内容如下： (1)求解合理拱轴线。本文提出两种合理拱轴线的近似求解方法：一，二阶微分方程数值解法；二，桁架近似数值解法。对于吊杆斜向布置的异型拱桥且吊杆锚固点不在拱轴线上(例如，张家口清水河通泰桥)，因此在拱肋局部会产生一个附加弯矩。在桁架近似数值解法的基础上，提出修正的桁架近似数值解法来消除附加弯矩的影响。该方法有一定实用价值。 (2)优化拱轴线。结合张家口清水河通泰桥，应用修正的桁架近似数值解法，求解拱肋的近似合理拱轴线。考虑最终成桥状态及运营状态下各荷载组合，通过对拱肋某些点施加有限个集中力来调整拱肋内力分布，对拱肋轴线进行优化，使拱肋受力均匀合理。两侧拱脚最终应力包络最大值相差0.093MPa。该方法较为简单实用。 (3)稳定分析。研究大跨度拱桥的稳定理论，包括平面屈曲和侧倾失稳，解析法和近似计算，非保向力效应，以及第一类稳定问题的线弹性和几何非线性有限元分析。采用桥梁专业软件TDVRM2006对张家口清水和通泰桥进行线弹性及几何非线性的稳定分析。该桥拱肋截面尺寸较大，并且由于吊杆力的非保向力效应，整体结构稳定性较好。 |
| 作者： | 杨光 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 邱文亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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