斜拉拱桥受力性能及设计参数分析

论文摘要

斜拉拱是最近几年才出现的新桥型,它为斜拉拉索和拱的组合体系,目前国内外做的相关研究工作很少,论文主要研究了该桥型成桥阶段的受力特性。文中采用有限元建模和Matlab数值求解相结合的方法分析斜拉拱成桥时的斜拉索索力,根据斜拉拱的受力特点提出了总能量最小法、弯曲能量最小法、压力线偏离最小法及合力法这四种优化方法,对求解的索力和成桥阶段的内力进行了比较后指出斜拉拱的优化特点,并给出优化建议。本文从理论上探讨了斜拉拱结构的稳定性,采用有限元对比分析了斜拉拱结构与拱结构的稳定安全系数及失稳模态,总结出斜拉索对稳定性的影响。文中采用有限元分析讨论斜拉拱的几个主要设计参数即拱肋刚度、拉索锚固高度以及拉索在拱肋上锚固间距变化时对拱肋受力状态的影响,以此来得到合理的结构布置建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 斜拉拱的产生和发展现状
• 1.3 斜拉拱与拱桥及斜拉桥的比较
• 1.3.1 斜拉拱和拱桥相比较
• 1.3.2 斜拉拱和斜拉桥相比较
• 1.4 研究目的和内容
• 第二章 斜拉拱成桥状态下的力学性能
• 2.1 概述
• 2.2 基本概念
• 2.2.1 拱轴线的选取
• 2.2.2 合理拱轴线
• 2.2.3 斜拉拱合理拱轴线
• 2.3 算例
• 2.3.1 工程背景
• 2.3.2 计算假定
• 2.3.3 有限元建模
• 2.3.4 成桥阶段下的内力计算
• 2.3.5 结论
• 2.4 本章小结
• 第三章 斜拉拱成桥阶段稳定性分析
• 3.1 引言
• 3.2 拱桥稳定性的基本概念
• 3.2.1 第一类稳定问题（分支点失稳）
• 3.2.2 第二类稳定问题（极值点失稳）
• 3.3 稳定问题的有限元法
• 3.3.1 拱的第一类稳定问题的有限元法
• 3.3.2 拱的第二类稳定问题的有限元法
• 3.4 算例
• 3.5 本章小结
• 第四章 斜拉拱设计参数分析
• 4.1 概述
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 结构形式
• 4.1.3 结构参数和计算假定
• 4.1.4 计算内容
• 4.2 拱肋刚度设置分析
• 4.2.1 引言
• 4.2.2 斜拉拱布置图
• 4.2.3 不同刚度拱肋对结构的影响
• 4.3 拉索锚固高度设置分析
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 拉索锚固高度变化示意图
• 4.3.3 拉索经济倾角分析
• 4.3.4 拉索锚固高度变化对结构的影响
• 4.4 拉索在拱肋上的锚固间距设置分析
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 拉索在拱肋上的锚固间距变化示意图
• 4.4.3 拉索在拱肋上的锚固间距变化对结构的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢