钢管混凝土压弯拱空间稳定性能研究
发布时间：2021-05-26 17:16
钢管混凝土拱桥因承载力高、施工方便、造型优美等优点,在我国应用广泛。目前已建成300余座,最大跨度达到530m。随着跨度的增加,拱肋长细比不断增大、宽跨比不断减小,空间稳定问题愈加突出。此外,对于无风撑拱桥,其拱肋平面外刚度远小于平面内刚度,空间稳定问题更为突出。现有针对钢管混凝土拱空间稳定性能的试验研究较少,对其受力性能和破坏过程尚未形成系统、统一的认识,而且不同学者提出的设计公式预测结果差异较大。本文结合试验和有限元分析,对钢管混凝土压弯拱的空间稳定性能开展了较为系统的研究,主要内容包括:（1）研发可考虑桥面系对拱肋“非保向力”作用的试验装置,进行拱顶单点和半跨三点荷载作用下抛物线形单圆管钢管混凝土拱空间稳定性能试验,系统研究不同荷载工况下钢管混凝土压弯拱的受力性能、破坏过程及破坏模式。通过对比LVDT、双目立体视觉技术和全站仪等多套位移测量系统的测量结果,确定适用于大长细比钢管混凝土拱空间稳定性能试验的位移测量系统;采用应变花监测拱肋在拱顶、拱脚及1/4跨位置处的截面应变,分析钢管混凝土拱内的约束效应和剪应力对其力学性能的影响。研究表明,两试件以面内受弯为主,发生典型的强度破坏;...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 钢管混凝土压弯拱空间稳定性能研究目的及意义
1.2 钢管混凝土拱桥简介
1.2.1 钢管混凝土拱桥的特点及发展
1.2.2 钢管混凝土拱桥的分类
1.3 钢管混凝土拱稳定性能研究现状
1.3.1 钢管混凝土拱稳定性能试验研究现状
1.3.2 钢管混凝土拱有限元分析研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 空间稳定试验装置研发与测量方案设计
2.1 引言
2.2 试件参数及加载方案
2.3 试验装置
2.3.1 加载装置
2.3.2 试验支座
2.4 数据测量
2.5 试件制作
2.6 加载制度
2.7 初始缺陷及残余应力
2.8 材料性质
2.9 本章小结
第3章 钢管混凝土压弯拱空间稳定试验结果分析
3.1 引言
3.2 荷载-位移曲线
3.3 荷载-轴向应变曲线
3.4 变形及破坏过程
3.4.1 位移发展过程
3.4.2 塑性铰发展过程
3.5 应力应变分析
3.5.1 钢管本构方程
3.5.2 受力状态分析
3.5.3 剪应力影响分析
3.5.4 约束效应分析
3.6 本章小结
第4章 有限元分析模型的建立与验证
4.1 引言
4.2 有限元分析模型的建立
4.2.1 单元类型
4.2.2 材料本构
4.2.3 初始缺陷
4.2.4 分析方法
4.3 有限元分析模型的验证
4.4 本章小结
第5章 参数分析及承载力计算公式
5.1 引言
5.2 模型建立及参数选取
5.3 参数影响分析
5.3.1 长细比的影响
5.3.2 矢跨比的影响
5.3.3 含钢率的影响
5.3.4 混凝土强度的影响
5.3.5 钢材强度的影响
5.4 钢管混凝土压弯拱计算公式
5.4.1 现有公式验证
5.4.2 本文计算公式
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管混凝土桁式拱结构平面内受力性能试验研究[J]. 黄福云,钱海敏,陈宝春,俞冠. 建筑结构学报. 2015(12)
[2]抛物线形钢管混凝土无铰拱出平面稳定性能研究[J]. 耿悦,周昌杰,王玉银,张素梅. 建筑结构学报. 2015(S1)
[3]斜靠式钢管混凝土拱桥稳定承载力分析及成桥试验[J]. 王玉银,刘昌永,梁勇,张素梅. 建筑结构学报. 2015(S1)
[4]In-Plane Creep Buckling of Concrete-Filled Steel Tubular Arches[J]. 蒋伟,吕大刚. Transactions of Tianjin University. 2014(03)
[5]钢管再生混凝土柱抗震性能与损伤评价[J]. 黄一杰,肖建庄. 同济大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]钢管混凝土柱轴压力-弯矩-扭矩空间复合受力拟静力试验研究[J]. 聂建国,王宇航,樊健生. 建筑结构学报. 2012(09)
[7]钢管混凝土圆弧拱平面内非线性稳定承载力[J]. 王玉银,刘昌永,皮永林,张素梅. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[8]波形钢腹板-混凝土组合箱拱面内受力全过程试验研究[J]. 韦建刚,黄卿维,陈宝春. 工程力学. 2011(05)
[9]压弯圆弧拱平面内稳定承载力设计方法的理论与试验研究[J]. 郭彦林,林冰,郭宇飞. 土木工程学报. 2011(03)
[10]钢管混凝土压弯拱非线性临界荷载计算的等效梁柱法[J]. 韦建刚,陈宝春,吴庆雄. 工程力学. 2010(10)
博士论文
[1]压弯状态下钢管混凝土圆弧拱的工作机理与应用研究[D]. 何晓升.中国矿业大学(北京) 2016
[2]钢管混凝土拱施工阶段抗风性能与成桥阶段稳定性能研究[D]. 吴欣荣.哈尔滨工业大学 2015
[3]钢管混凝土实肋拱面外稳定性能研究[D]. 李晓辉.福州大学 2011
硕士论文
[1]钢管混凝土抛物线拱平面外稳定性能研究[D]. 梁勇.哈尔滨工业大学 2016
[2]钢管混凝土抛物线桁拱平面内稳定性能研究[D]. 景惠民.哈尔滨工业大学 2015
[3]大长细比钢管混凝土拱平面内徐变稳定性能分析[D]. 阳环宇.哈尔滨工业大学 2015
[4]钢管混凝土抛物线浅拱平面内稳定性能试验研究[D]. 程晓龙.哈尔滨工业大学 2014
[5]钢管混凝土抛物线拱平面内稳定性能研究[D]. 李晓倩.哈尔滨工业大学 2013
[6]斜靠式钢管混凝土拱桥静力性能分析[D]. 刘昌永.哈尔滨工业大学 2007
[7]钢管混凝土（单圆管）单肋拱空间受力研究[D]. 林嘉阳.福州大学 2004
本文编号：3206748
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 钢管混凝土压弯拱空间稳定性能研究目的及意义
1.2 钢管混凝土拱桥简介
1.2.1 钢管混凝土拱桥的特点及发展
1.2.2 钢管混凝土拱桥的分类
1.3 钢管混凝土拱稳定性能研究现状
1.3.1 钢管混凝土拱稳定性能试验研究现状
1.3.2 钢管混凝土拱有限元分析研究现状
1.4 本文主要研究内容
第2章 空间稳定试验装置研发与测量方案设计
2.1 引言
2.2 试件参数及加载方案
2.3 试验装置
2.3.1 加载装置
2.3.2 试验支座
2.4 数据测量
2.5 试件制作
2.6 加载制度
2.7 初始缺陷及残余应力
2.8 材料性质
2.9 本章小结
第3章 钢管混凝土压弯拱空间稳定试验结果分析
3.1 引言
3.2 荷载-位移曲线
3.3 荷载-轴向应变曲线
3.4 变形及破坏过程
3.4.1 位移发展过程
3.4.2 塑性铰发展过程
3.5 应力应变分析
3.5.1 钢管本构方程
3.5.2 受力状态分析
3.5.3 剪应力影响分析
3.5.4 约束效应分析
3.6 本章小结
第4章 有限元分析模型的建立与验证
4.1 引言
4.2 有限元分析模型的建立
4.2.1 单元类型
4.2.2 材料本构
4.2.3 初始缺陷
4.2.4 分析方法
4.3 有限元分析模型的验证
4.4 本章小结
第5章 参数分析及承载力计算公式
5.1 引言
5.2 模型建立及参数选取
5.3 参数影响分析
5.3.1 长细比的影响
5.3.2 矢跨比的影响
5.3.3 含钢率的影响
5.3.4 混凝土强度的影响
5.3.5 钢材强度的影响
5.4 钢管混凝土压弯拱计算公式
5.4.1 现有公式验证
5.4.2 本文计算公式
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢管混凝土桁式拱结构平面内受力性能试验研究[J]. 黄福云,钱海敏,陈宝春,俞冠. 建筑结构学报. 2015(12)
[2]抛物线形钢管混凝土无铰拱出平面稳定性能研究[J]. 耿悦,周昌杰,王玉银,张素梅. 建筑结构学报. 2015(S1)
[3]斜靠式钢管混凝土拱桥稳定承载力分析及成桥试验[J]. 王玉银,刘昌永,梁勇,张素梅. 建筑结构学报. 2015(S1)
[4]In-Plane Creep Buckling of Concrete-Filled Steel Tubular Arches[J]. 蒋伟,吕大刚. Transactions of Tianjin University. 2014(03)
[5]钢管再生混凝土柱抗震性能与损伤评价[J]. 黄一杰,肖建庄. 同济大学学报(自然科学版). 2013(03)
[6]钢管混凝土柱轴压力-弯矩-扭矩空间复合受力拟静力试验研究[J]. 聂建国,王宇航,樊健生. 建筑结构学报. 2012(09)
[7]钢管混凝土圆弧拱平面内非线性稳定承载力[J]. 王玉银,刘昌永,皮永林,张素梅. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[8]波形钢腹板-混凝土组合箱拱面内受力全过程试验研究[J]. 韦建刚,黄卿维,陈宝春. 工程力学. 2011(05)
[9]压弯圆弧拱平面内稳定承载力设计方法的理论与试验研究[J]. 郭彦林,林冰,郭宇飞. 土木工程学报. 2011(03)
[10]钢管混凝土压弯拱非线性临界荷载计算的等效梁柱法[J]. 韦建刚,陈宝春,吴庆雄. 工程力学. 2010(10)
博士论文
[1]压弯状态下钢管混凝土圆弧拱的工作机理与应用研究[D]. 何晓升.中国矿业大学(北京) 2016
[2]钢管混凝土拱施工阶段抗风性能与成桥阶段稳定性能研究[D]. 吴欣荣.哈尔滨工业大学 2015
[3]钢管混凝土实肋拱面外稳定性能研究[D]. 李晓辉.福州大学 2011
硕士论文
[1]钢管混凝土抛物线拱平面外稳定性能研究[D]. 梁勇.哈尔滨工业大学 2016
[2]钢管混凝土抛物线桁拱平面内稳定性能研究[D]. 景惠民.哈尔滨工业大学 2015
[3]大长细比钢管混凝土拱平面内徐变稳定性能分析[D]. 阳环宇.哈尔滨工业大学 2015
[4]钢管混凝土抛物线浅拱平面内稳定性能试验研究[D]. 程晓龙.哈尔滨工业大学 2014
[5]钢管混凝土抛物线拱平面内稳定性能研究[D]. 李晓倩.哈尔滨工业大学 2013
[6]斜靠式钢管混凝土拱桥静力性能分析[D]. 刘昌永.哈尔滨工业大学 2007
[7]钢管混凝土（单圆管）单肋拱空间受力研究[D]. 林嘉阳.福州大学 2004
本文编号：3206748
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3206748.html
