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钢筋混凝土拱桥的极限承载力

钢筋混凝土拱桥的极限承载力金伟良(浙江大学土木系,杭州,310027)提要本文针对大跨度钢筋混凝土拱桥结构在变形、失稳破坏期间产生的几何非线性和材料非线性的特性,采用有限变形理论和混凝土的本构关系,对钢筋混凝土拱桥进行了极限承载力分析,并以钢筋混凝土拱的模型试验结果验证了理论分析结果.关键词:拱;极限承载力;钢筋混凝土;非线性中图法分类号:TU375.50前言对于大跨度钢筋混凝土肋式拱,由于其宽跨比相对较小,相对刚度较弱,在外界因素作用下结构的内力除了轴向力外,弯矩、扭矩所占的比重比较大,结构的变形呈非线性状态,结构的受力性质由弹性状态进入到非弹性状态,从而使得结构发生压溃破坏,丧失了结构的稳定承载能力,这种现象称之为拱的极限承载能力破坏(即第二类失稳破坏).与拱的弹性屈曲失稳破坏所不同的是,拱的极限承载力破坏是伴随着结构的材料非线性和几何非线性共同发生的,这就图1使得其极限承载力既有可能发生在弹性屈曲临界荷载范围之内,又有可...  (本文共13页) 阅读全文>>

长安大学
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有侧偏钢筋混凝土桁架连拱极限承载力分析研究

本文综述了国内外拱桥发展、桁架拱桥承载力研究状况,分析比较了拱桥极限承载力不同分析方法和几种常用通用程序特点,以辽宁省吴屯桁架拱桥为工程背景,对该类钢筋混凝土桁架拱桥的极限承载力进行了分析研究。论文根据钢筋混凝土桁架拱桥的各杆件均以承受轴力为主、节点处弯矩较小的受力特点,采用空间梁单元建立桁架连拱数值分析模型,并基于钢筋与混凝土共同工作、协调变形原理,推导出适合于钢筋混凝土桁架单元分析的理想弹塑性复合材料拉压不对称本构关系。按比拟杆—附加弹簧模型简化等效桩土相互作用。分别采用线弹性、几何非线性及双重非线性等分析方法对两种不同结构形式桁架连拱桥进行了极限承载力对比分析,研究了非线性效应对于钢筋混凝土桁架连拱桥承载力分析结果的影响程度。结果表明,钢筋混凝土桁架拱桥极限承载力分析,更宜采用几何非线性及材料非线性双重非线性分析方法。论文基于双重非线性分析方法,研究了具有不同的侧偏量、荷载作用工况、升(降)温和结构形式等因素对桁架连拱极限...  (本文共89页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究

本文主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的承载能力与施工控制理论。以正在施工中的世界最大跨径的钢管混凝土拱桥——巫峡长江大桥(主孔460m)、世界最大跨径的下承式钢管混凝土拱桥——南宁永和大桥(计算跨径350m)的科研项目为背景,提出了一套完整的钢管混凝土拱桥在正常使用、极限承载能力与施工控制的分析理论和计算方法。主要内容如下: 1.提出利用样条有限点法来分析拱结构非线性稳定问题。用3 次B 样条函数来构造结构的位移模式,基于最小势能原理导出了拱式结构的单元刚度矩阵。分析中考虑了材料及几何非线性特征,计算公式简便,易于编程。依本文方法编制了程序,对一典型算例进行了分析。2.运用拱的挠度理论,推导出考虑结构几何非线性影响的控制微分方程;应用样条有限点法,以三次B 样条函数为位移试函数,导出了拱结构非线性内力分析的新方法。通过对数值算例进行对比分析,计算结果表明,该方法的计算精度与效率令人满意。3.对钢管内混凝土的收缩徐变特性进行了研究,结...  (本文共180页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
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钢筋混凝土拱肋稳定极限承载力研究

钢筋混凝土拱肋的稳定极限承载力分析问题是大跨径钢筋混凝土拱桥设计和施工中的一个重要问题。针对大跨径钢筋混凝土拱肋的稳定极限承载力分析中存在的问题,本文在总结和吸收前人研究成果的基础上,对大跨径钢筋混凝土拱桥的稳定极限承载力分析问题进行了系统的研究,着重探讨了以下几个方面的问题:系统地归纳和剖析了混凝土的破坏理论以及相关破坏试验结果。结合大跨径钢筋混凝土拱肋稳定极限承载力分析过程中结构的行为特点,确定了大跨径钢筋混凝土拱肋压溃分析中混凝土破坏状态的基本参量和破坏模型。详细分析了现有钢筋和混凝土本构模型的特点和适用范围。确定了大跨径钢筋混凝土拱式结构稳定极限承载力数值仿真分析中钢筋和混凝土的本构模型。剖析了各种钢筋混凝土裂缝模型的特点和适用范围。结合大跨径钢筋混凝土拱肋压溃分析的实际需要,确定了用于模拟压溃分析中钢筋混凝土拱肋力学行为的钢筋混凝土数值模型。归纳分析了桥梁结构极限承载力分析中常用的数值单元模式。论述了在大跨径钢筋混凝土...  (本文共181页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
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钢管混凝土拱桥拱肋病害机理与影响分析及吊杆更换技术研究

钢管混凝土拱桥以跨越能力大、承载能力高、结构轻盈美观和施工方便等特点,在我国得到了广泛的应用。然而,在运营过程中,不少钢管混凝土拱桥均出现了拱肋混凝土脱空,下挠等病害,给其发展带来了一定的负面影响。必须对现有的问题进行总结分析,有针对性的采取措施,才能使得钢管混凝土拱桥重新焕发活力。本文针对钢管混凝土拱桥目前亟待解决的三个关键技术问题:一、拱肋主要病害的产生机理,二、各主要病害对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,三、吊杆更换方法进行了深入研究。主要研究内容如下:(一)钢管混凝土拱桥拱肋脱空和下挠的病害机理研究。基于平面应变理论,对钢管混凝土构件在轴向压力、温度荷载和混凝土收缩作用下的界面拉应力计算公式进行了推导。并拟合得到了低应力条件下,钢管混凝土界面拉应力计算的实用公式。结果表明,钢管混凝土在以上各因素作用下出现脱空是必然的。根据钢管混凝土的密闭特性,提出采用B3模式的基本徐变来预测钢管混凝土的徐变。并采用预处理的共轭梯度法对B...  (本文共218页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南交通大学
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特大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥非线性行为分析

钢管混凝土劲性骨架拱桥凭借其良好的受力性能、卓越的跨越能力、便捷的施工工艺,在现代高速铁路大跨径桥梁建设中优势凸显。随着设计跨径的不断增大,结构受力总体呈现“高应力、大位移”的趋势,传统弹性分析方法已不适用。目前非线性研究也多集中于考虑几何非线性对钢筋混凝土结构极限承载能力的影响,而材料非线性、温度效应、时变效应等有待进一步研究,对组合结构的非线性研究也尚不完善。本文结合新建铁路沪昆客运专线长沙至昆明段跨度445m光照北盘江特大桥,将退化梁单元理论应用到钢管混凝土劲性骨架拱桥的非线性有限元分析中,主要进行了以下四个方面的工作:1、阐述了退化梁单元理论用于非线性分析的基本思路并推导了相关公式。2、基于退化梁单元有限元分析程序CSBNLA,计算了一组钢管混凝土叠合柱的轴压极限承载力;依据极限平衡理论初步推导了劲性钢管高强混凝土叠合短柱的正截面承载力简化计算公式。3、研究探讨了考虑施工过程截面刚度逐步组合的有限元仿真模型的建模方法,采...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>