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钢管混凝土拱桥的极限承载能力分析

求解拱桥极限承载力常用方法有三种:机构稳定分析法、塑性铰法和弹塑性分析法[1]。机构稳定法是早期的计算方法,它以理想楔块拱的破坏试验为理论依据,按四铰机构临界平衡条件来计算拱的极限承载能力;计算模型假定拱肋楔块不变形,铰心在楔块截面边缘,采用的是各向同性的材料;机构稳定法需人为假定铰的位置,若假定不当则求得的极限荷载偏大。显然,无论材料的本构关系还是拱的结构形式,都与当前所建造的拱桥相差甚远。求解拱的极限荷载的另一类方法是塑性铰法。该方法假定荷载不断增加时,拱肋中的某个截面的内力组合达到了极限弯矩,该截面就不能承受更大的外力,就在这个截面内引进一个塑性铰。继续加载至结构内已形成足够多的塑性铰后,整个结构成为破坏机构,这时认为所作用的载荷已达到极限荷载。但该法既不可能追踪结构从弹塑性变形直至破坏的全过程,也无法反映不同截面形式、材料特性及不同内力组合对结构极限承载力的影响,另外对结构是否失效的判定上也存在困难。弹塑性分析法可克服塑...  (本文共5页) 阅读全文>>

同济大学
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三跨自平衡中承式系杆拱桥静力和稳定特性研究

拱桥的承载能力高、跨度适中、建筑高度小、造价经济、造型美观等特有的技术优势,成为建筑历史最悠久、竞争力较强的桥梁结构形式。特别是在有通航要求的水网地区,拱桥在建筑高度方面更加显示出其它桥型所不具有的优势,应用极其广泛。中承式系杆拱桥是拱桥家族中的一员,它的特点是靠系杆承受拱脚推力,是一种无推力的自平衡体系。本文较为深入地研究了该类拱桥的静力和稳定性能,并得到相关的结论。主要内容如下:1、首先讨论了自平衡中承式系杆拱桥的有限元计算图式和分析原理;通过有限元数值方法,分析了自平衡中承式系杆拱桥的内力影响线,并通过计算研究了三种拱肋倾斜形式(内倾、垂直、外倾)对自平衡中承式系杆拱桥静力性能的影响。2、讨论了自平衡中承式系杆拱桥稳定分析理论,在此基础上,研究了拱肋倾角、风撑刚度等对自平衡中承式系杆拱桥弹性稳定的影响。3、探讨了系杆拱桥的极限承载力的概念,并通过拱肋倾角变化、荷载分布方式等参数变化,研究了自平衡中承式系杆拱桥的极限承载能力...  (本文共97页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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拱肋混凝土脱空对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响分析

钢管混凝土拱桥近些年来在我国蓬勃发展,它充分利用了钢管混凝土组合材料抗压强度高、延性好的特点,但由于无论在设计上还是施工方面都很复杂,有必有对其进行专门研究。钢管混凝土拱桥的拱肋脱空问题是一个复杂的工程实际问题,本文以下承式钢管混凝土拱桥为背景对脱空问题进行深入分析。本文介绍了钢管混凝土结构的基本受力性能和钢管混凝土拱桥的结构和构造,并详细叙述了钢管混凝土拱桥结构设计、计算和验算的具体方法和步骤。接着根据郑州黄河公路二桥的结构特点,采用有限单元法对该桥进行有限元离散,用不同的空间单元来分别模拟该桥的横梁、系梁、吊杆、拱肋等构件,建立了有限元模型。本文对钢管混凝土拱桥成桥后常见的脱空病害进行分析,主要研究了钢管混凝土拱桥脱空机理和脱空产生的原因,对钢管与核心混凝土界面脱粘后的钢管混凝土拱桥的内力和位移计算方法进行了理论分析。依托郑州黄河公路二桥,用ANSYS软件进行有限元计算,分析了拱肋在不同脱空率下桥面施加半桥荷载和全桥荷载时的...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

长安大学
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钢管混凝土系杆拱桥极限承载力研究

钢管混凝土系杆拱桥造型优美、外部静定,被广泛地应用于城市桥梁工程建设中。随着桥梁设计宽度的增加,行车道数量和运载量的提升,其安全储备备受关注,极限承载能力成为研究的焦点之一。论文依托钢管混凝土系杆拱桥,对所选工程实例的稳定性与极限承载能力及极限破坏形态进行了系列研究,明确了非线性分析方法与所选结构参数对极限承载能力的影响特征。主要内容如下:(1)研究了钢管混凝土系杆拱桥所用材料的本构关系,给出了有限元模型建立的详细过程,包括单元类型的选择、边界条件的约束、荷载的施加和各部件之间的连接;结合工程实例的受力情况和结构特点,分析了ANSYS有限元模型建立的难点与关键点,提出了采用梁单元建立主梁时预应力的模拟方法,建立了单元组合荷载增量非线性迭代模型。(2)首先研究了线弹性分析方法下钢管混凝土系杆拱桥的稳定安全系数,给出了失稳形态,并给出了活荷载系数的求解过程;继而对比了三种非线性分析方法下,包括材料非线性、几何非线性以及双重非线性,钢...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
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拱肋脱空钢管混凝土拱桥极限承载力分析

钢管混凝土拱桥在我国的应用越来越多,但拱肋中混凝土由于浇筑和收缩徐变导致的脱空问题在钢管混凝土拱桥中也越来越突出。这些脱空问题对既有拱桥的极限承载力是有害的,但结构承载能力是否降低及降低多少则很少有研究。本文对该问题进行了深入的研究,得出了对既有钢管混凝土拱桥的评价和加固有益的指导性结论。本文先结合福州大学陈宝春等人建立的室内试验模型建立了相应的ANSYS有限元模型,并求出两种模型的拱顶处的荷载位移曲线,两种模型的结果十分相近,说明在ANSYS中选用的本构关系是合理的。利用已选用的本构关系建立拱肋脱空的钢管混凝土拱桥的ANSYS有限元全桥模型,对拱肋中的混凝土,笔者考虑了混凝土的材料非线性和拱肋的几何非线性,对纵梁和横梁中的混凝土则不考虑非线性。拱肋中的空洞则通过ANSYS提供的plane82建立截面辅助单元,空洞可以通过切割单元截面来实现。钢管单元和混凝土单元通过共节点来实现二者的相互作用。将不同空洞比率的拱肋横截面分别赋给拱...  (本文共84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>>