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钢筋混凝土双肋拱桥的侧倾稳定研究及地震反应分析
| 论文题名： | 钢筋混凝土双肋拱桥的侧倾稳定研究及地震反应分析 |
| 关键词： | 钢筋混凝土拱桥;能量法;抛物线平行双肋拱;侧向稳定;临界荷载;ANSYS;地震时程分析 |
| 摘要： | 钢筋混凝土拱桥虽不算一个新式的桥梁形式,但在中小跨度桥梁设计中经常被采用,尤其是抛物线形拱桥.中国在七、八十年代直至目前建造了大量的钢筋混凝土拱桥,这些在役和新建的桥梁的稳定性对安全运营至关重要,分析桥梁各个参数对稳定性的影响并对桥梁安全薄弱部分进行研究是有现实意义的.以往有人直接拿圆弧拱的临界荷载公式直接用,实际效果不理想;有人用有限元方法来实现,但是比较麻烦且不一定收敛.随着大量新材料新技术的应用,更加需要建立一个比较简单的实用计算方法来评估抛物线拱桥的侧倾稳定临界荷载并对拱桥潜在的薄弱点进行安全预警.为此,该文结合英那河大桥健康检测项目做了以下几方面工作:1.详细总结推导圆弧拱空间弯扭变形的基本方程,分拱脚铰支和拱脚嵌固两种情况用能量法求出拱侧倾稳定临界荷载公式,考查了非保向力效应的影响.2.对竖向荷载作用下的抛物线平行双肋拱进行侧向稳定分析,分析了矢跨比、拱脚支撑条件、拱肋的抗弯刚度和抗扭刚度、横撑抗弯刚度和抗扭刚度、横撑数量等参数对侧倾临界荷载系数的影响.比较了不同参数下临界荷载系数的变化趋势,并分析了非保向力效应对拱桥侧倾稳定的影响.3.运用ANSYS这一大型有限元商业软件对英那河水库坝下大桥进行了详细的稳定性分析,验证了该文利用能量法临界荷载公式.对实桥模型进行参数调整,给出各种工况下桥梁的失稳模式和数值,指出了对此类钢筋混凝土拱桥横向稳定性有显著影响的因素及其合理变化范围,并对英那河大桥提高横向稳定性的措施的经济合理性进行了理论分析.4.研究了英那河大桥地震时程反应,通过调整部分重要控制截面的尺寸和弹性模量而形成共计36个工况来模拟实际结构发生不同程度的损伤,分析每一个工况下主拱肋和纵梁的地震反应,得到最不利的工况.这样为英那河这一类钢筋混凝土拱桥的安全运营提出了合理建议,要求在现实中尽量避免最不利工况的发生.综上所述,该文分析完善了抛物线平行双肋拱桥侧向稳定的一套理论,使得在进行拱桥侧向稳定分析时,不需要建立复杂的有限元模型.通过分析也充分认识了各个设计参数对拱桥稳定不尽相同的重要程度.通过对英那河实桥的有限元分析,验证了理论结果,完成了整桥的稳定性分析.通过对模拟损伤结构有限元模型的地震反应分析,进一步指出了该桥需要注意的薄弱点,对桥梁的安全运营提出了合理化建议. |
| 作者： | 李晓光 |
| 专业： | 防灾减灾工程及防护工程 |
| 导师： | 周晶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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