大跨度劲性骨架混凝土拱桥稳定性分析

论文摘要

劲性骨架混凝土拱桥是钢骨混凝土结构在桥梁工程的典型应用,劲性骨架即可作为施工支架,承担混凝土的浇筑荷载,又是拱肋截面的组成部分,在混凝土浇筑完成后不用拆除,这大大地降低了大跨径混凝土拱桥的施工难度。但大跨径劲性骨架自身及劲性骨架混凝土拱桥在施工阶段的稳定问题突出,通常成为设计及施工的关键性因素。本文在前人研究的基础上,运用解析法分析了拱的主要参数对拱的横向稳定性的影响,运用有限元法对劲性骨架混凝土拱桥自身稳定性能及其施工阶段稳定性能进行了研究,本文的主要研究内容如下：1、本文总结了钢骨混凝土结构的发展历史与现状,介绍了钢骨混凝土结构在桥梁工程中的应用,概述了拱稳定分析的解析法及有限元法,并指出了劲性骨架混凝土拱桥施工阶段稳定性能分析的重要性。2、本文介绍了常见拱的竖向稳定临界荷载计算公式；采用能量法详细推导了圆弧双肋拱在保向力及非保向力作用下拱的横向稳定临界荷载的计算公式,并以此分析了结构主要参数对拱横向稳定性能的影响。3、论文以昭化嘉陵江特大桥为工程背景,借助ANSYS软件建立空间模型,考虑几何非线性、材料非线性及双重非线性的影响,研究了劲性骨架混凝土拱桥主要施工阶段稳定性能。4、论文以昭化嘉陵江昭化特大桥为例,借助Midas Civil软件分析了劲性骨架混凝土拱桥主要参数对拱圈及全桥稳定性能的影响。基于上述研究工作,本文得出了一些有益的结论及建议,对劲性骨架混凝土拱桥的设计与施工有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢骨混凝土结构
• 1.1.1 钢骨混凝土结构的特性
• 1.1.2 钢骨混凝土结构的发展概况
• 1.1.3 钢骨混凝土结构常用截面
• 1.1.4 钢骨混凝土在桥梁中的发展及应用
• 1.2 拱桥稳定性理论研究概况
• 1.2.1 拱的稳定问题分类
• 1.2.2 拱稳定问题的研究历史与现状
• 1.2.3 劲性骨架拱桥稳定性研究意义及现状
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 拱桥稳定计算的解析法
• 2.1 拱的竖向稳定
• 2.1.1 圆弧拱的屈曲
• 2.1.2 抛物线拱的屈曲
• 2.1.3 拱的计算长度
• 2.1.4 拱桥竖向稳定及非保向力效应
• 2.2 保向力作用下圆弧双肋拱的横向稳定
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 坐标系的建立及变形协调关系
• 2.2.3 拱侧倾临界荷载公式
• 2.2.4 保向力作用下圆弧双肋拱参数分析
• 2.3 非保向力作用下圆弧双肋拱的横向稳定
• 2.3.1 基本假定
• 2.3.2 非保向力
• 2.3.3 非保向力引起的变形能
• 2.3.4 考虑非保向力的侧倾临界荷载公式
• 2.3.5 非保向力作用下圆弧双肋拱参数分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 结构稳定性分析的有限元法
• 3.1 结构弹性稳定分析
• 3.2 结构非线性屈曲分析
• 3.2.1 结构非线性的分类及特点
• 3.2.2 材料非线性
• 3.2.3 几何非线性
• 3.2.4 非线性方程的解法
• 3.2.5 极限承载力及全过程分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 劲性骨架混凝土拱桥施工阶段稳定性分析
• 4.1 引言
• 4.2 昭化嘉陵江特大桥工程概况
• 4.3 ANSYS模型实现
• 4.3.1 建模说明
• 4.3.2 本构关系
• 4.3.3 ANSYS稳定分析步骤及策略
• 4.4 昭化嘉陵江特大桥施工阶段稳定性能
• 4.5 本章小结
• 第5章 劲性骨架混凝土拱桥稳定性参数分析
• 5.1 拱圈稳定性参数分析
• 5.1.1 建模说明
• 5.1.2 矢跨比对稳定的影响
• 5.1.3 宽跨比对稳定的影响
• 5.1.4 横撑板布置位置及数量对稳定的影响
• 5.2 全桥整体稳定性参数分析
• 5.2.1 建模说明
• 5.2.2 桥面板简支与连续对稳定的影响
• 5.2.3 主梁刚度对稳定的影响
• 5.2.4 拱上立柱刚度对稳定的影响
• 5.3 本章小结
• 结论及建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目及发表论文