钢管混凝土拱城市宽桥拱肋布置方案研究

论文摘要

近十来年,采用钢管混凝土建造的拱桥遍布全国。其造型美观、施工简便等众多优点,使其在城市桥梁上得到广泛的应用。城市桥梁一般跨度不大但路幅往往较宽,为了满足结构受力及稳定等诸多要求,可采用增加拱肋片数的方法来解决。本文通过设计采用两拱肋与三拱肋的对比,给出了钢管混凝土拱城市宽桥较为经济合理的拱肋布置方案。 本文开头,介绍了钢管混凝土的发展与前景,以及钢管混凝土系杆拱桥的结构与一般构造。在此基础上,详细叙述了钢管混凝土拱桥结构设计计算和验算的具体方法和步骤。 论文的主要内容如下: 1、对钢管混凝土系杆宽拱桥现有的拱肋布置方案进行了对比分析。 2、讨论了作为拱轴线主要参数的矢跨比、拱轴系数,对拱肋结构受力及稳定的影响。 3、在相同的拱轴线型和相同的材料强度安全储备的情况下,设计采用三片拱肋与两片拱肋在结构受力、稳定、材料用量、美观及施工等方面进行了对比分析。 4、结构的一般设计及结构内力计算,本文采用了桥梁博士、及韩国商业专业软件Midas/civil 两个有限元结构软件建模分析。而两个方案的整体弹性稳定计算,本文采用美国大型通用有限元软件ANSYS7.1进行分析,得到了其空间稳定安全系数及失稳模态。 本文采用理论与实践相结合的方法,采用多个有限元软件对钢管混凝土拱桥结构的力学行为进行分析和研究。本文的研究成果,对钢管混凝土系杆拱桥结构在设计,特别是在城市宽桥上的应用具有一定的参考价值。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥简介
• 1.1.1 拱和拱桥回眸与发展
• 1.1.2 钢管混凝土应用的历史与现状
• 1.1.3 钢管混凝土拱桥的发展前景
• 1.2 论文主要背景
• 1.3 论文的研究内容及意义
• 第2章 钢管砼拱桥构造及设计计算
• 2.1 钢管混凝土拱桥结构及构造
• 2.1.1.钢管砼拱桥主要结构类型
• 2.1.2 钢管砼系杆拱桥一般构造
• 2.2 结构内力计算方法
• 2.3 结构设计验算
• 2.3.1 钢管砼构件的承载力计算
• 2.3.2 结构设计验算
• 2.4 拱桥结构的稳定
• 2.4.1 两类稳定问题
• 2.4.2 拱桥的面内稳定
• 2.4.3 系杆拱桥的侧倾
• 第3章 城市宽桥拱肋横向布置方案分析
• 3.1 城市宽桥问题的提出
• 3.1.1 宽桥的结构布置方式
• 3.1.2 宽桥设计计算特点
• 3.2 钢管砼拱肋布置方案及特点
• 3.2.1 现有布置方案概述
• 3.2.2 各方案对比分析
• 第4章 瑞金某大桥拱肋布置方案比较研究
• 4.1 比较分析的思路与方法
• 4.1.1 分析思路
• 4.1.2 分析方法
• 4.1.3、结构计算采用软件简介
• 4.1.3.1.桥梁平面分析系统
• 4.1.3.2.Midas／civil软件简介
• 4.2 工程概况
• 4.3 方案拱轴线讨论
• 4.3.1.矢跨比的选取及其对结构内力影响
• 4.3.1.1.拱肋主要参数
• 4.3.1.2.内力分析比较
• 4.3.1.3 矢跨比与结构弹性稳定的关系
• 4.3.2 拱轴系数的选取及其对结构内力的影响
• 4.4 两方案上部结构尺寸初定
• 4.4.1 方案Ⅰ主要构件尺寸拟定
• 4.4.2 方案Ⅱ主要构件尺寸拟定
• 4.5 两方案结构受力分析对比
• 4.5.1 横梁内力计算及比较
• 4.5.1.1.横梁恒载内力对比
• 4.5.1.2.横梁活载计算及内力汇总
• 4.5.1.3.横梁配束及强度、应力验算
• 4.5.1.4.两方案全桥横梁材料总数比较
• 4.5.2 吊杆内力计算及比较
• 4.5.2.1.方案Ⅰ吊杆内力计算
• 4.5.2.2.方案Ⅱ吊杆内力计算
• 4.5.2.3.方案吊杆材料比较
• 4.5.3 系杆内力计算及比较
• 4.5.3.1.系杆内力计算
• 4.5.3.2.系杆配束计算
• 4.5.3.3.系杆材料比较
• 4.5.4 拱肋内力计算及比较
• 4.5.4.1.拱肋内力计算及组合
• 4.5.4.2.拱肋单肢承载力验算
• 4.6 各方案稳定验算：
• 4.6.1.拱肋面内稳定验算
• 4.6.2.拱肋整体弹性稳定对比分析
• 4.6.2.1 方案Ⅰ的空间稳定
• 4.6.2.2 方案Ⅱ的空间稳定
• 4.6.2.3 四拱肋空间稳定
• 4.6.2.4 拱肋稳定对比分析
• 4.7 两方案材料用量对比
• 4.8 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果