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大跨度钢管混凝土拱桥稳定性研究
| 论文题名： | 大跨度钢管混凝土拱桥稳定性研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;稳定性分析;评价指标;计算模型;材料非线性;风荷载 |
| 摘要： | 随着经济的迅速发展，我国城市交通的桥梁建设得到了迅速发展。钢管混凝土以其用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多优点被公认为是建造大跨径拱桥的一种比较理想的结构材料。钢管混凝土拱桥具有施工阶段体系不断变化、结构受力非线性、施工过程与成桥状态高度藕合等特点，因此对其进行整体稳定性分析具有重要的实用价值。本文以某大跨度钢管混凝土拱桥为例，对其施工过程以及成桥阶段各工况的稳定性进行数值模拟分析。主要研究内容如下： (1)以稳定问题的基本理论以及拱桥稳定的计算理论为基础，根据钢管混凝土拱桥的特点，给出了钢管混凝土拱桥稳定性的评价指标、失稳判断准则及失稳模式判别，并对钢管混凝土拱桥稳定各种非线性有限元求解，方法进行了讨论。 (2)采用统一理论本构模型，把钢管混凝土视为一种组合材料，以大型通用有限元软件ANSYS为平台，采用beam188单元建立了钢管混凝土拱桥的结构计算模型。 (3)大跨度钢管混凝土拱桥施工过程比较复杂，在混凝土灌注过程中，由管内混凝土的灌注产生的偏载以及刚度的变化等对施工阶段结构的稳定性有很大的影响。本文对6种混凝土灌注方案各工况下的稳定性进行计算分析，得到了最优的钢管混凝土浇注顺序。 (4)以屈曲分析以及弧长控制增量有限元方法对钢管混凝土拱桥施工阶段及成桥状态的线弹性及弹塑性稳定进行了计算分析，得到各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，分析了几何非线性以及材料非线性对结构稳定的影响。经过比较分析，得出了初始缺陷、材料非线性是影响稳定安全系数的最主要因素，几何非线性对钢管混凝土拱桥稳定系数的影响非常小。由于施工过程中横向风荷载对于拱桥的横向稳定性有一定的影响，本文分析了风荷载对结构横向稳定性的影响。此外，还对拱桥的宽跨比、拱肋刚度以及横撑形式等因素对结构稳定性的影响进行了计算分析，并讨论了宽跨比设计参数的取值范围以及不同拱肋刚度下结构的失稳模式和合理的横撑布置形式。 |
| 作者： | 黄玮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘元久 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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