支架现浇悬臂拱脚对拱桥的受力影响研究

论文摘要

重庆上塘口乌江大桥是一座主桥全长247.4m,主跨为151.3m的支架现浇悬臂拱脚的钢筋混凝土箱型拱桥,整桥造型简洁美观,如一道飞虹跨越乌江。该桥由于采用支架现浇悬臂拱脚,其受力独特,故支架现浇悬臂拱脚对拱桥的静力和横向稳定性有不可忽视的影响。在全面总结拱(桥)式结构相关理论的基础上,以重庆上塘口乌江大桥为例,采用通用有限元软件MIDAS/CIVIL 2006建立空间实体结构,采用空间三维梁(杆)单元,对其进行了静力和稳定性计算分析。1.利用大型通用有限元软件,对该桥梁进行力学建模研究,给出钢筋混凝土拱桥有限元计算模型;2.研究钢筋混凝土拱桥静态力学性能,探讨支架现浇悬臂拱脚对钢筋混凝土拱桥的内力和变形的影响,并分析其影响原因。3.研究钢筋混凝土拱桥空间稳定性,分析各种施工阶段下结构的整体稳定性,并研究支架现浇悬臂拱脚及其支架撤除对其稳定性、拱的变形的影响,并分析其影响原因。4.采集应力和变形数据,与有限元模型的计算结果进行分析比较。5.根据实际数据修正计算模型。通过有限元模型分析,就支架现浇悬臂拱脚的支承条件对该桥在施工阶段和成桥阶段的静力和整体稳定性的影响展开探讨和研究。文中给出了支架变化情况下的控制截面的内力和变形及其稳定安全系数,指出了支架变化情况下对支架现浇悬臂拱脚拱桥内力和整体稳定性有显著影响的阶段及其合理的变化范围。并对支架现浇悬臂拱脚拱桥的合理拆除支架的时间进行了讨论,对支架现浇悬臂拱脚体系桥设计具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 拱桥的简介
• 1.1.1 拱桥的发展概况
• 1.1.2 拱桥的结构形式及受力特点
• 1.1.3 钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状
• 1.2 课题的来源
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的有限元模型
• 2.1 有限元法理论基础
• 2.1.1 弹性理论基本方程
• 2.1.2 空间八结点等参单元
• 2.1.3 本文使用软件的理论
• 2.1.4 钢筋混凝土组合单元
• 2.2 依托的支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥简介
• 2.2.1 主要技术标准
• 2.2.2 地形地貌、地质、水文特点
• 2.2.3 施工方案说明
• 2.3 依托的支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的有限元模型
• 2.3.1 有限元模型的基本假定
• 2.3.2 有限元仿真模型的建立
• 2.3.3 空间有限元模型差异分析
• 2.3.4 仿真模型的静力特性检验及可靠性验证
• 2.3.5 材料等效弹性模量和等效容重
• 2.3.6 支座的模拟
• 2.4 小结
• 第三章 支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的静力计算分析
• 3.1 引言
• 3.2 施工阶段计算与分析
• 3.3 施工阶段支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的主拱静力计算分析
• 3.3.1 单片拱箱吊装合拢有无支架时的主拱静力计算分析
• 3.3.2 双片拱箱吊装合拢有无支架时的主拱静力计算分析
• 3.3.3 四片拱箱吊装合拢有无支架时的主拱静力计算分析
• 3.3.4 全桥拱箱吊装合拢有无支架时的主拱静力计算分析
• 3.3.5 成桥阶段有无支架时的主拱静力计算分析
• 3.4 成桥运营阶段静力计算分析
• 3.4.1 影响线计算分析（利用影响线影响面分析做移动荷载分析的过程）
• 3.4.2 活载状态下有无支架时的静力计算分析
• 3.5 小结
• 第四章 拱桥稳定的计算理论
• 4.1 稳定问题
• 4.1.1 拱桥稳定性的基本概念及分类
• 4.1.2 拱面内的弹性屈曲
• 4.1.3 拱面外的弹性屈曲
• 4.1.4 拱桥的极限稳定承载力
• 4.2 拱桥的平面屈曲
• 4.2.1 圆弧拱及抛物线拱的屈曲
• 4.2.2 拱桥的平面压曲
• 4.3 拱桥的侧倾失稳
• 4.3.1 拱桥的侧倾稳定平衡方程
• 4.3.2 组拼的侧倾
• 4.4 拱桥稳定性分析的有限元法
• 4.4.1 平面梁单元的切线刚度矩阵
• 4.4.2 拱桥第一类稳定的线弹性有限元分析
• 4.4.3 非线弹性有限元分析
• 4.4.4 第二类稳定问题的有限元分析
• 4.4.5 荷载增量的选取
• 4.4.6 越过极值点
• 4.5 本章小结
• 第五章 支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的稳定性分析
• 5.1 引言
• 5.2 施工阶段支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的稳定分析
• 5.2.1 单片拱箱吊装合拢有无支架时的稳定分析
• 5.2.2 双片拱箱吊装合拢有无支架时的稳定分析
• 5.2.3 四片拱箱吊装合拢有无支架时的稳定分析
• 5.2.4 全箱拱箱吊装合拢有无支架时的稳定分析
• 5.3 成桥阶段支架现浇悬臂拱脚箱型拱桥的稳定分析
• 5.3.1 只计恒载作用时（一期+二期）有无支架的稳定分析
• 5.3.2 桥梁成桥进入运营阶段时，在活载作用状态下有无支架时的稳定性分析
• 5.3.3 几何非线性对整体稳定性的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及参加的科研实践项目