基于滑移理论大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

论文摘要

对于大跨径钢管混凝土肋式拱,由于其宽跨比相对较小,相对刚度较弱,在外界因素作用下,结构的内力除了轴向力外,弯矩、扭矩所占的比重比较大。因此,对于大跨度钢管混凝土拱桥,研究其稳定性确定其极限稳定承载能力,这对工程设计是非常必要而有意义.钢管混凝土的紧箍力是使钢管混凝土核心区承载力提高的关键因素,而钢管和混凝土两者间的粘结滑移又是保证混凝土发挥紧箍力的前提,但是钢管混凝土目前对粘结力在其稳定性的影响的研究相对较少,同时两种材料共同发挥作用时研究除受实验设备的影响外,研究人员在进行稳定理论研究方面也要受到材料理论发展的制约。论文结合巫山新龙门钢管混凝土拱桥,在论述现有的拱桥稳定计算理论的基础上,对其作稳定性分析。主要进行以下几个方面的研究和讨论:1.钢管混凝土结构的力学性能和稳定理论研究分析。论文分别对钢管混凝土构件的力学性能、拱桥的屈曲稳定问题进行了讨论。概述两类稳定问题理论的计算分析过程,研究探讨目前钢管混凝土拱桥的稳定理论的分析和研究。2.论文还分析研究了钢管混凝土构件的粘结理论,并对粘结滑移单元的模拟进行了介绍和分析。3.钢管混凝土拱桥稳定的有限元分析。运用大型有限元软件将拱肋采用添加粘结单元的双材料模型更好的模拟钢管和混凝土的粘结滑移作用,并对桥梁进行三维数值分析,得出其整体屈曲荷载和安全稳定性系数,研究两种材料粘结性对于提高紧箍力和稳定性时发挥的作用。并分析其影响变化的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的特点与研究概况
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土结构的研究概况
• 1.1.3 钢管混凝土结构力学性能的研究概述
• 1.2 钢管混凝土拱桥的特点与发展现状
• 1.3 钢管混凝土拱桥的稳定理论研究现状
• 1.4 本文研究意义与研究内容
• 第二章 钢管混凝土力学性能与稳定理论
• 2.1 概述
• 2.1.1 轴心受压构件的基本工作性能
• 2.1.2 轴心受压构件的强度计算
• 2.1.3 轴心受压构件的稳定计算
• 2.1.4 偏心受压构件承载力的计算
• 2.1.5 弹性变形模量的计算
• 2.2 稳定问题求解方法的评述
• 2.3 钢管混凝土拱桥稳定性分析的四种方法
• 2.3.1 特征值屈曲分析
• 2.3.2 材料非线性屈曲分析
• 2.3.3 几何非线性屈曲分析
• 2.3.4 双重非线性屈曲分析
• 2.4 平面内屈曲
• 2.5 平面外屈曲
• 第三章 拱桥稳定问题的有限单元法
• 3.1 钢管混凝土拱桥拱肋模拟方法
• 3.1.1 换算材料模型
• 3.1.2 双材料模型
• 3.2 空间梁单元的刚度矩阵
• 3.3 有限元方法计算概述
• 第四章 钢管混凝土粘结—滑移理论
• 4.1 钢管混凝土粘结理论的研究现状
• 4.2 钢管混凝土粘结滑移性能的基本问题
• 4.2.1 粘结机理
• 4.2.2 粘结强度
• 4.3 钢管混凝土粘结滑移性能分析
• 4.3.1 钢管混凝土的界面状态
• 4.3.2 钢管混凝土粘结—滑移的发展过程
• 4.3.3 粘结强度影响因素
• 4.4 粘结滑移的本构关系
• 第五章 钢管混凝土拱桥稳定性分析
• 5.1 模型桥工程概况
• 5.2 计算模型
• 5.2.1 双材料模型
• 5.2.2 换算界面模型
• 5.2.3 添加粘结单元双材料模型
• 5.3 弹性屈曲分析
• 5.4 双重非线性稳定性分析
• 5.4.1 模型几何非线性考虑
• 5.4.2 模型材料非线性考虑
• 5.4.3 模型结果分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 6.2.1 发挥钢管混凝土抗压性能的优越性
• 6.2.2 改变结构体系
• 6.2.3 钢管混凝土的理论研究
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果