铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载力分析研究

论文摘要

论文以正在建设的合福铁路合肥南环线经开区铁路钢桁梁柔性拱桥为工程背景,采用大型有限元计算软件ANSYS建立基于梁单元的全桥空间有限元模型,通过计算分析该桥的稳定性与极限承载力,得出相关结论。所做的主要工作如下：(1)通过计算分析铁路钢桁梁柔性拱桥在不同荷载工况作用下的弹性稳定性,了解其主要失稳模态和失稳系数。(2)通过计算铁路钢桁梁柔性拱桥在单倍恒载和4.69倍恒载作用下,考虑不同非线性因素对应的内力和变形,阐述材料非线性因素和几何非线性因素对内力和变形的影响。(3)考虑材料非线性因素和几何非线性因素,计算铁路钢桁梁柔性拱桥的极限承载力,由此研究桥梁的失效路径和机理,揭示桥梁的失效实质,清楚认识其相对薄弱环节。(4)从非线性因素、活载布置形式、初始缺陷和横向风荷载四个方面对铁路钢桁梁柔性拱桥进行参数分析,分别计算在不同参数作用下桥梁的极限承载力,分析各个参数对桥梁极限承载力的影响,确定影响桥梁极限承载力的关键因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 铁路钢桁梁柔性拱桥
• 1.1.1 结构组成
• 1.1.2 结构性能
• 1.1.3 实例
• 1.2 桥梁结构稳定分析理论
• 1.2.1 稳定理论的发展
• 1.2.2 两类稳定问题
• 1.2.3 失稳的判别准则
• 1.2.4 结构稳定分析的特点
• 1.3 桥梁结构极限承载力分析理论
• 1.3.1 几何非线性分析
• 1.3.2 材料非线性分析
• 1.3.3 非线性有限元问题的求解方法
• 1.3.4 极限承载力的求解方法
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 铁路钢桁梁柔性拱桥全桥有限元模型
• 2.1 桥梁概况
• 2.2 杆件模拟
• 2.3 节点模拟
• 2.4 桥面模拟
• 2.5 边界条件
• 2.6 全桥有限元模型
• 2.7 小结
• 第3章 铁路钢桁梁柔性拱桥弹性稳定性计算分析
• 3.1 弹性稳定性有限元分析
• 3.2 计算荷载与加载工况
• 3.3 弹性稳定性分析
• 3.4 小结
• 第4章 铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载力计算分析
• 4.1 非线性计算的有限元实现
• 4.1.1 材料非线性处理方法
• 4.1.2 非线性方程的求解方法
• 4.1.3 收敛准则
• 4.2 非线性因素对内力和变形的影响
• 4.3 极限承载力分析
• 4.3.1 加载方法
• 4.3.2 恒载和中跨λ倍列车荷载作用下极限承载力分析
• 4.3.3 恒载和全桥λ倍列车荷载作用下极限承载力分析
• 4.4 失效路径和失效机理分析
• 4.4.1 失效路径描述
• 4.4.2 失效机理分析
• 4.5 小结
• 第5章 铁路钢桁梁柔性拱桥极限承载力参数分析研究
• 5.1 非线性因素对极限承载力的影响
• 5.2 活载布载形式对极限承载力的影响
• 5.3 初始缺陷对极限承载力的影响
• 5.4 横向风荷载对极限承载力的影响
• 5.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目