中承式系杆拱桥钢箱拱肋稳定性能研究

发布时间：2021-11-05 13:02

　　中承式钢箱拱桥构造简洁、造型优美,在城市桥梁中颇受青睐。但钢箱拱肋是以受压为主的薄壁构件,随着跨度的增加,其局部稳定问题及局部与整体的相关稳定成为了结构设计的主要控制因素。开展中承式钢箱拱桥稳定性能的研究,对其向大跨度发展具有重大意义。本文以某主跨跨径为200m的中承式系杆钢箱拱桥为工程背景,基于通用有限元软件ANSYS建立了全桥杆系模型,按是否考虑几何非线性与材料非线性,对其进行了四种整体极限承载力分析,并分析了钢箱拱肋的破坏过程与内力变化情况。结果表明,决定该桥极限承载力的主要因素是材料非线性引起了截面刚度降低,而受几何非线性的影响较小。接着研究了我国现行公路钢桥规范中局部稳定的理论基础与设计方法,并对钢箱拱肋的局部稳定进行了验算。结果表明,规范对柔性加劲肋加劲板的局部稳定折减过于严格,在钢箱拱肋的设计中要尽量满足刚性加劲肋的要求。最后建立了多尺度有限元模型,对钢箱拱肋的局部与整体相关稳定进行了分析,通过与杆系模型分析结果对比可得,无法考虑局部与整体稳定相互影响的杆系模型会高估钢箱拱肋的极限承载力,杆系模型拱顶节段用板壳单元替换后,结构达到极限承载能力时的活荷载系数降低了17.5%... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 稳定问题介绍
        1.2.1 稳定问题研究对象
        1.2.2 稳定问题研究内容
        1.2.3 稳定问题研究方法及意义
    1.3 拱桥稳定理论研究现状
        1.3.1 拱桥整体稳定研究现状
        1.3.2 相关稳定研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 中承式系杆拱桥钢箱拱肋整体稳定研究
    2.1 工程概况及有限元建模
        2.1.1 工程概况
        2.1.2 有限元建模及荷载计算
    2.2 极限承载力分析规定
        2.2.1 极限承载力的定义
        2.2.2 极限承载力分析方法
    2.3 仅恒载作用下的极限承载力分析
        2.3.1 线性分析与几何非线性分析
        2.3.2 材料非线性分析与双重非线性分析
        2.3.3 极限承载力分析结果比较
    2.4 恒载与活载作用下的极限承载力分析
        2.4.1 线性分析与几何非线性分析
        2.4.2 材料非线性分析与双重非线性分析
        2.4.3 极限承载力分析结果比较
    2.5 风荷载对拱肋极限承载力的影响
    2.6 本章小结
第3章 中承式系杆拱桥钢箱拱肋局部稳定研究
    3.1 局部稳定理论基础
        3.1.1 薄板弹性翘曲稳定理论
        3.1.2 加劲板的弹性稳定理论
    3.2 局部稳定设计方法
        3.2.1 受压板件宽厚比
        3.2.2 受压加劲板极限承载力
        3.2.3 构件稳定设计方法
    3.3 钢箱拱肋局部稳定验算
        3.3.1 钢箱拱肋加劲板构造介绍
        3.3.2 钢箱拱肋局部稳定验算
        3.3.3 钢箱拱肋局部稳定优化设计
    3.4 本章小节
第4章 钢箱拱肋局部与整体稳定相关性研究
    4.1 钢箱拱肋相关稳定极限承载力分析
        4.1.1 多尺度有限元模型的建立
        4.1.2 相关稳定极限承载力分析
    4.2 钢箱拱肋相关稳定参数分析
        4.2.1 横隔板间距对拱肋稳定的影响
        4.2.2 加劲肋间距对拱肋稳定的影响
    4.3 本章小结
结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]钢箱拱肋缆索吊装中几何非线性影响的分析[J]. 刘书杰,郭荣.  中国市政工程. 2008(06)
[2]采用有限单元法计算梁任意形状截面特性[J]. 周凌远,李乔,张士中.  计算力学学报. 2008(05)
[3]高强钢薄壁箱形截面压杆稳定性研究[J]. 高磊,戚亮,孙宏才,徐关尧.  工业建筑. 2008(S1)
[4]基于混合有限元法的钢箱拱相关稳定分析[J]. 何旭辉,封周权,陈政清,余志武.  铁道科学与工程学报. 2007(06)
[5]考虑二阶效应的拱结构面内弹性屈曲[J]. 卫星,李俊,李小珍,强士中.  工程力学. 2007(01)
[6]大跨度两铰钢拱桥面内稳定分析[J]. 谢旭,李辉,黄剑源.  土木工程学报. 2004(08)
[7]大跨度钢拱桥结构极限承载力分析[J]. 程进,江见鲸,肖汝诚,项海帆.  工程力学. 2003(02)
[8]不同加载方式对大跨度钢拱桥极限承载力的影响[J]. 程进,江见鲸,肖汝诚,项海帆.  公路交通科技. 2003(01)
[9]拱结构的弹性二次屈曲性能[J]. 剧锦三,郭彦林,刘玉擎.  工程力学. 2002(04)
[10]拱桥结构极限承载力的研究现状与发展[J]. 程进,江见鲸,肖汝诚,项海帆.  公路交通科技. 2002(04)

博士论文
[1]斜拉桥非线性理论及极限承载力研究[D]. 周凌远.西南交通大学 2007
[2]钢筋混凝土肋拱二阶设计方法研究[D]. 卫星.西南交通大学 2005
[3]大跨度钢拱桥极限承载力综合三因素检算方法研究[D]. 万鹏.西南交通大学 2005

硕士论文
[1]基于多尺度有限元模型的下承式钢箱拱桥稳定极限承载力分析[D]. 温强.合肥工业大学 2017
[2]大跨度钢箱系杆拱桥的弹塑性稳定分析[D]. 栾紫明.西南交通大学 2016
[3]高强钢工字形截面宽厚比超限轴心受压柱稳定承载力研究[D]. 薛磊.西安建筑科技大学 2015
[4]飞燕式钢箱系杆拱桥稳定性与动力特性分析[D]. 康长亮.大连理工大学 2012



本文编号：3477850