钢管混凝土劲性骨架肋拱桥承载力研究

论文摘要

拱桥因其越能力大、承载能力高、空间利用率高、造价低和外表美观等优点,近年来越来越受到桥梁建造者的青睐,并且随着新技术、新高强材料的诞生,在跨径方面有越来越大的趋势。随着近年来修建拱桥跨径的增大,拱桥施工中非线性问题越来越引起人们的重视。目前对大跨径钢管混凝土劲性骨架肋拱桥劲性骨架施工分析研究较多,对拱肋混凝土浇注施工过程中几何非线性研究较少。本文结合具体工程实例,研究了拱肋混凝土施工过程中几何非线性对稳定、受力和挠度的影响。在稳定性分析中,采用数值分析方法,将线弹性结果与考虑非线性计算结果进行比较发现,线弹性稳定系数普遍偏小,而且在混凝土浇注初期,稳定系数较小,但几何非线性影响最大。几何非线性对各施工阶段应力影响主要考虑了结构刚度变化的影响。通过分析结构刚度变化对应力和挠度非线性影响率的影响发现,随着I/(L3)的增大,几何非线性对受力的非线性影响率绝对值呈指数减小且趋于稳定。从拱肋施工刚度的变化不难看出,施工阶段初期为几何非线性影响最不利阶段。挠度分析中将线弹性结果与非线性结果进行比较发现,线弹性在跨中挠度的计算结果普遍偏小,且在施工阶段初期,几何非线性影响率较大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥施工技术发展现状
• 1.1.1 钢管混凝土在桥梁工程中的应用
• 1.1.2 研究桥梁施工技术的意义
• 1.1.3 桥梁施工控制现状
• 1.2 钢管混凝土拱桥稳定性问题研究现状
• 1.2.1 非线性有限元分析发展概况
• 1.3 本文研究的意义和内容
• 第二章 钢管混凝土的力学性能及计算理论
• 2.1 概述
• 2.2 轴心受压构件的基本工作性能
• 2.3 钢管混凝土构件强度计算理论
• 2.3.1 轴心受压构件的强度计算
• 2.3.2 轴心受压构件的稳定计算
• 2.3.3 偏心受压构件承载力计算
• 2.3.4 钢管混凝土材料力学模型
• 2.4 钢管混凝土结构稳定计算理论
• 2.4.1 拱桥稳定问题的基本概念与分类
• 2.4.2 拱桥面内屈曲
• 2.4.3 拱桥侧倾失稳
• 2.4.4 稳定问题的计算方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 结构几何非线性计算理论
• 3.1 概述
• 3.2 几何非线性有限元方程的建立
• 3.2.1 变形体的运动描述
• 3.2.2 总体拉格朗日列式法（Total Lagrangian Formulation）
• 3.2.3 更新的拉格朗日列式法（Updated Lagrangian Formulation）
• 3.2.4 T.L 列式与U.L 列式的异同及适用范围
• 3.3 桥梁结构分析常用单元的切线刚度矩阵
• 3.3.1 平面梁单元的切线刚度矩阵
• 3.3.2 空间梁单元的切线刚度矩阵
• 3.4 几何非线性有限元方程的数值解法及其应用
• 3.5 本章小结
• 第四章 钢管混凝土拱肋施工方法
• 4.1 钢管混凝土拱肋施工顺序
• 4.1.1 管内混凝土性能要求
• 4.1.2 混凝土浇筑顺序
• 4.2 钢管混凝土施工分析内容
• 4.3 施工过程中受力分析方法
• 4.4 本章小结
• 第五章 肋拱桥承载力非线性分析
• 5.1 概述
• 5.2 几何非线性影响分析
• 5.2.1 几何非线性对稳定影响
• 5.2.2 几何非线性对受力影响
• 5.2.3 几何非线性对挠度影响
• 5.2.4 几何非线性影响建议
• 5.3 工程实例分析
• 5.3.1 工程背景
• 5.3.2 空间有限元模型的建立
• 5.3.3 几何非线性影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢