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原文传递圬工拱桥计算方法研究

论文题名：	圬工拱桥计算方法研究
关键词：	圬工拱桥;计算方法;静动力分析;主拱圈
摘要：	圬工拱桥是一种历史悠久的桥梁结构型式。它以坚固耐久、外形美观、载重潜力大、维修费用省、取材方便、所需技术工种较少、施工技术简单、建造成本低等特点而著称。但由于圬工拱桥所用材料的特殊性，其自身的发展受到很大的限制。不久前湖南凤凰桥的垮塌给世人敲响了桥梁建设的警钟，同时也广泛引起了广大桥梁建设者对圬工拱桥建设的注意。现行的圬工拱桥的计算方法，绝大多数还是以传统拱轴理论为依托，将拱上建筑视为荷载的形式加载至主拱圈上。这种传统的计算方法未能很好的体现拱上建筑与主拱圈的联合作用，即未能很好的体现拱上建筑与主拱圈作为一个整体承受荷载的效果。有限元方法的问世很好的弥补了这一传统计算方法的缺陷，通过建立理论模型，将主拱圈与拱上建筑构成一个统一的整体承受外部荷载，这不仅能更加科学的分析主拱圈的受力特性。也弥补了传统计算理论无法按照实际施工工况逐步分析结构受力的缺点。使得对于圬工拱桥的受力特性的分析，更加全面、更加接近工程实际。鉴于本文重点在于研究圬工拱桥计算方法，故首先介绍了圬工拱桥的发展史、传统设计理论的研究概况及目前各种设计理论及设计方法。重点介绍了传统理论中无铰拱的计算方法。通过对传统计算方法的阐述，分析了各种设计理论及方法的不足，结合实际工程中圬工拱桥的坍塌案例进而提出圬工拱桥设计理论研究的实际意义。由于圬工材料不是均质材料，且将有限元方法应用于圬工拱桥这种特定的桥型并不是较为常见的计算方法，故文中以洛泽河桥为工程实例，分别采用传统悬链线拱轴理论、MIDAS/CIVIL有限元计算程序及桥梁博士计算程序对其进行了静动力及温度效应的分析。并将传统悬链线拱轴理论、MIDAS/CIVIL梁单元、桥梁博士在恒载作用以及温度效应下的分析结果进行了对比，以确定MIDAS/CIVIL梁单元对圬工拱桥计算分析的准确性，得出了悬链线拱轴理论可以对圬工拱桥受力特性进行初步控制，但不能很好反映分步施工情况下，圬工拱桥实际受力情况的结论。随后，以三种不同的单元(梁单元、壳单元、实体单元)对洛泽河桥进行了有限元分析，将三者的分析结果进行了对比。发现对于大跨径圬工拱桥，要精确分析实际受力情况，最适宜的分析方法还是采用实体单元进行仿真分析。随后，根据前述计算所得出的结论并结合传统悬链线拱轴理论，对不同跨径不同矢跨比的等截面圬工拱桥进行了有限元模拟分析，得出了不同跨径及矢跨比情况下，如何合理选择主拱圈材料及截面的结论。
作者：	彭梦泽
专业：	公路桥梁与渡河工程
导师：	杨吉新
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