飞鸟式系杆拱桥稳定性分析与施工控制

论文摘要

本文以江城大桥为工程背景,通过发现问题、分析问题与解决问题实现设计意图,保证工程质量。借助大型通用空间有限元分析程序Midas Civil,对飞鸟式系杆拱桥进行了线弹性范围内屈曲分析,以及对组合拱轴线在飞鸟式系杆拱桥的应用进行了初步的探索。在江城大桥的设计过程中,通过二次抛物线拱轴线与悬链线拱轴线的对比计算,并不能使得拱项与拱脚同时达到良好效果,所以尝试利用悬链线—二次抛物线组合线形来解决这个问题,并且达到了良好的效果。虽然这种组合线形有局限性并且有待理论与工程实际的验证,但这种方法在实际工程中简便实用,也为今后的拱轴线的选取与创新提供了新思路。基于有限元理论,针对江城大桥的有限元模型,利用Midas Civil对其进行线弹性范围内的结构稳定性分析,得到了结构在不同工况下的稳定系数,并且主要讨论了拱肋内倾角对结构稳定性的影响。分析结果表明,拱肋内倾角的变化将影响拱的稳定系数,但对于工程实际情况,需要综合比较选取合适的内倾角。在桥梁的各种病害及事故中,很大比例是发生在桥梁的施工阶段。桥梁的施工监控可以保证施工阶段的结构的受力合理,保证施工安全,并且可以及时利用每个施工阶段的数据分析并修正各种因素引起的施工误差,使得成桥线形和结构受力达到设计要求。全面有效的施工监控可以获得大量很有价值的数据,不仅保证施工的安全,而且得到大量很有价值的数据,为进一步分析研究以及未来的工程实践创造了有利条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 拱桥的历史与应用
• 1.2 拱式组合结构的发展概述
• 1.2.1 梁拱组合体系
• 1.2.2 斜拉拱组合体系桥
• 1.2.3 悬索拱组合体系桥
• 1.3 飞鸟式系杆拱桥的结构特点
• 2 飞鸟式拱桥的拱轴线的选型与优化
• 2.1 合理拱轴线的概述
• 2.2 几种常见的拱轴线
• 2.3 组合线形拱轴线在飞鸟式拱桥上应用的探索
• 2.3.1 工程概况
• 2.3.2 模型建立
• 2.3.3 工程数值计算与分析
• 2.4 本章小结
• 3 拱桥的稳定性分析
• 3.1 拱桥的稳定性概述
• 3.1.1 拱的两类稳定问题
• 3.1.2 平衡稳定性的判定准则
• 3.1.3 稳定问题与强度问题的区别
• 3.1.4 稳定问题的计算方法
• 3.2 第一类稳定问题的有限元分析
• 3.2.1 线弹性有限元分析
• 3.2.2 非线弹性有限元分析
• 3.3 第二类稳定问题的有限元分析
• 3.4 拱的平面屈曲
• 3.5 拱的侧倾稳定平衡方程
• 3.6 拱桥的非保向力效应
• 3.7 飞鸟式拱桥稳定性分析
• 3.7.1 工程概况
• 3.7.2 有限元软件简介
• 3.7.3 模型建立
• 3.7.4 弹性稳定计算
• 3.7.5 内倾角对稳定性的影响
• 3.8 本章小结
• 4 拱桥的施工监控
• 4.1 施工监控的目的与意义
• 4.2 施工监控的内容、控制手段与目标
• 4.2.1 施工流程
• 4.2.2 监控内容
• 4.2.3 控制手段
• 4.3 施工监控的理论基础
• 4.3.1 索力测量
• 4.3.2 应力测量
• 4.3.3 温度测量
• 4.3.4 数据分析、反馈控制及预测预报
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢