钢箱斜跨拱桥的横向稳定及力学特性分析

论文摘要

随着人们审美的多元化,桥梁结构已经不是单单作为一个构筑物交通工具那么简单,而是作为一个艺术品,融入城市的建筑之中,为城市的美丽又增加了一道风景。为了满足人们审美的需求,必然会牺牲掉一些受力的合理性,这就需要设计者们在这两者之间找到一个平衡点以收获合理的设计。本文以哈尔滨双口面支渠1#公路桥为工程背景,研究了斜跨拱桥的总体布置、推导出了拱肋横向稳定临界荷载的解析解,并用midas建立有限元模型对解析解的公式进行验证,然后研究分析了钢拱桥扁平钢箱梁的剪力滞效应。具体内容如下：(1)讨论斜跨拱桥的总体布置。结合不同的吊索布置方式,比较分析其对斜跨拱桥的影响,根据不同的外部荷载介绍了几种比较常用的合理拱轴线的形式。(2)在总结前人对圆弧拱的面外屈曲临界荷载计算方法的基础上,利用能量法推导了单肋斜跨拱桥的侧倾临界荷载计算公式。在此基础上,以哈尔滨双口面支渠1#公路桥为工程背景,利用有限元软件midas对公式中的参数进行分析验证。(3)在系统阐述剪力滞效应各种分析方法的基础上,用MIDAS有限元程序分析了宽幅扁平钢箱梁中中腹板的厚度变化对剪力滞效应的影响,解决了本桥设计时亟需确定的中腹板的设置问题,得出这种斜跨拱桥的一些剪力滞效应的特点。通过本论文的分析计算,得出的一些结论和规律,可以作为该大桥主梁设计的参考依据,同时对于其他类似的主梁设计和研究也具有一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 钢拱桥的发展历史
• 1.2 钢拱桥的发展方向
• 1.3 选题的意义
• 1.4 论文的工程背景
• 1.5 本文研究的主要内容
• 2 斜跨拱桥的基本特征
• 2.1 结构的构造特性
• 2.1.1 结构构思与结构特性
• 2.1.2 吊索的布置方式
• 2.2 合理拱轴线
• 2.2.1 合理拱轴线的概述
• 2.2.2 拟合拱轴线
• 2.2.3 拟合拱轴线的几种方法
• 3 单肋斜跨拱桥横向稳定计算的解析方法
• 3.1 稳定计算理论
• 3.1.1 拱的两类稳定问题
• 3.1.2 稳定问题求解方法的评述
• 3.2 单肋斜跨拱在吊杆力作用下的横向稳定性
• 3.2.1 基本假定
• 3.2.2 单肋斜跨拱的基本描述
• 3.2.3 变形的描述
• 3.2.4 位移函数与边界条件
• 3.2.5 拱系的能量关系
• 3.2.6 结构体系的总势能
• 3.2.7 横向稳定临界荷载公式
• 3.3 用实例验证公式
• 3.3.1 用有限元模型计算临界荷载
• 3.3.2 用所推公式计算临界荷载
• 3.4 横向稳定的参数分析
• 1'>3.4.1 刚度系数k₁
• 2'>3.4.2 刚度系数k₂
• 3.4.3 矢跨比f/L
• 3.5 本章小结
• 4 钢箱梁剪力滞效应的分析
• 4.1 剪力滞效应研究的意义
• 4.2 剪力滞效应的定义
• 4.3 国外对钢箱梁翼缘有效宽度的规定
• 4.4 剪力滞效应的分析
• 4.4.1 不同有限元模型的对比
• 4.4.2 模型准确性分析
• 4.4.3 三种模型的对比分析
• 4.4.4 中腹板的参数分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢