拱脚开裂对拱桥结构影响的研究

论文摘要

我国的拱桥多数都是在上世纪九十年代之前修建的,桥梁结构尤其是主拱圈拱脚处的开裂和破坏现象是非常普遍的,为了保证桥的长期合理运营和结构的安全性,这个普遍存在于钢筋混凝土拱桥中的问题应该被重视起来。本文以洛阳市孟腾桥为研究对象,结合其静载试验数据,将弹塑性断裂力学中的非线性断裂模型应用到拱桥拱脚开裂中,通过ANSYS定义积分路径,计算J积分和裂纹顶端张开位移,进而在ANSYS中建立了拱脚处含有三维裂纹的孟腾桥有限元模型,研究探索了拱脚开裂对拱桥整体结构静态、动态特征的影响,进而分析了其对拱桥整体稳定性的影响,对孟腾桥的结构现状做了简要的评价。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 拱桥的结构特点与发展现状
• 1.1.1 拱桥的基本特点及力学特性
• 1.1.2 钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究意义和主要内容
• 1.3.1 本文的研究意义
• 1.3.2 本文的主要工作
• 2 拱桥分析动力学方法及拱脚开裂力学分析
• 2.1 拱的线性基本理论
• 2.1.1 基本方程
• 2.2 拱的非线性基本理论
• 2.2.1 拱的几何非线性
• 2.2.2 拱的材料非线性
• 2.2.3 拱的双重非线性
• 2.2.4 材料的本构关系
• 2.3 拱桥动力学解析分析方法
• 2.3.1 拱桥的自振特性分析
• 2.3.2 拱桥的强迫振动
• 2.4 拱脚开裂处力学分析
• 2.4.1 受压混凝土构件的应力应变关系
• 2.4.2 矩形截面小偏心受压混凝土体截面偏移角
• 2.4.3 矩形截面大偏心受压混凝土截面转角
• 2.5 本章小结
• 3 拱脚开裂对孟腾桥静力特征影响的分析
• 3.1 拱桥静载试验
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 试验目的及内容
• 3.1.3 测试截面与测点布置
• 3.1.4 试验荷载
• 3.1.5 试验工况及加载位置
• 3.1.6 主要测试仪器
• 3.1.7 试验过程
• 3.1.8 控制截面挠度、应变结果分析
• 3.2 拱脚开裂对孟腾桥静力特征影响的分析
• 3.2.1 有限元模型的建立
• 3.2.2 拱脚开裂对孟腾桥静力特征影响的有限元分析
• 3.3 本章小结
• 4 拱脚开裂对孟腾桥动力特征影响的分析
• 4.1 结构自振的有限元数值分析法
• 4.2 孟腾桥自振特性分析
• 4.3 车辆荷载的动力效应
• 4.4 移动荷载通过孟腾桥的动力响应分析
• 4.4.1 基本计算理论
• 4.4.2 基于ANSYS 的孟腾桥动力响应分析
• 4.5 本章小结
• 5 拱脚开裂对孟腾桥稳定性影响的分析
• 5.1 稳定性的基本概念及分类
• 5.1.1 第一类稳定问题
• 5.1.2 特征值稳定性分析的计算过程
• 5.1.3 第二类稳定问题
• 5.1.4 非线性问题的基本解法
• 5.2 拱脚开裂对孟腾桥特征值稳定性的分析
• 5.3 拱脚开裂对孟腾桥非线性稳定性的分析
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢
• 参考文献