高速铁路系杆拱桥的施工控制仿真分析

论文摘要

随着高速铁路的发展,铁路桥梁的建设技术也在不断的提高。其中,铁路钢桥的数量、跨度均不断的增加,大跨度钢桥的施工技术也随之发展。本文研究的武汉至广州客运专线上的一座140m下承式钢箱系杆拱桥采用的是整体拖拉施工方法。该桥为高速铁路上第一座采用整体拖拉施工方法施工的钢桥。为了保证施工过程的安全性及可靠性;保证施工过程中各构件的有效性;保证最终成桥线形和受力状态满足设计要求,需对整个施工过程进行仿真计算。本文采用大型通用有限元软件ANSYS进行施工过程仿真计算。首先,对拱桥建立空间有限元模型,采用单元生死技术模拟拱桥的拼装过程,对拱桥在桥跨旁拼装的各拼装过程进行分析计算,得出各拼装阶段的受力和变形。接着,建立拱桥在原设计施工临时支架上整体拖拉过程的有限元模型,计算施工过程中各种最不利情况下结构的受力和变形;对整个施工过程做出分析,针对施工临时支架存在的问题,将支架修改为更合理的形式。再次,建立拱桥在修改的施工临时支架上整体拖拉过程的有限元模型,计算施工过程中各种最不利情况下结构的受力和变形,对比分析两种支架的计算结果。另外,在修改后的支架上施工时,对施工最不利情况下结构的最不利部位建立局部有限元模型,进行局部分析。本文对140m下承式钢箱系杆拱桥的施工过程做了详尽的分析计算,得出施工过程中结构的受力和变形。为施工控制提供依据,指导施工,也为今后铁路钢桥采用整体拖拉施工方法提供可靠的依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 拱桥的发展历史与现状
• 1.1.1 拱桥的力学特点
• 1.1.2 拱桥的发展过程
• 1.1.3 我国的拱桥发展历史
• 1.1.4 拱桥发展展望
• 1.2 系杆拱桥的发展、特点及分类
• 1.2.1 系杆拱桥的概念
• 1.2.2 系杆拱桥的发展状况
• 1.2.3 系杆拱桥的特点
• 1.2.4 系杆拱桥的分类
• 1.3 整体拖拉法概述
• 1.4 本文的工程背景及研究的主要内容
• 1.4.1 工程背景
• 1.4.2 本文研究内容
• 第二章 系杆拱桥的受力分析原理及ANSYS简介
• 2.1 力学原理
• 2.2 有限元法
• 2.3 有限元分析软件简介
• 2.3.1 ANSYS程序的发展
• 2.3.2 ANSYS分析过程
• 3.3.3 ANSYS结构分析
• 2.3.4 本文使用的ANSYS单元类型
• 2.3.5 参数化程序设计语言（APDL）
• 第三章 整体有限元模型的建立
• 3.1 纵横梁及系梁有限元模型的建立
• 3.2 拱肋及横撑有限元模型的建立
• 3.3 拱桥有限元模型的建立
• 3.4 拱桥拼装支架有限元模型的建立
• 3.5 拱桥拼装过程有限元模型的建立
• 3.6 拖拉施工临时支架有限元模型的建立
• 3.7 整体拖拉施工过程有限元模型的建立
• 3.8 小结
• 第四章 整体计算分析
• 4.1 拱桥拼装阶段的计算分析
• 4.2 采用支架一时拱桥的整体拖拉计算分析
• 4.3 采用支架二时拱桥的整体拖拉计算分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 局部计算分析
• 5.1 计算方法
• 5.2 圣维南原理简介
• 5.3 局部模型的建立
• 5.4 边界条件
• 5.5 应力分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文和科研成果