钢桁架拱桥使用阶段受力分析和极限承载力计算研究

发布时间：2017-09-17 05:07

  本文关键词：钢桁架拱桥使用阶段受力分析和极限承载力计算研究

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【摘要】：论文首先介绍了拱桥及钢桁架拱桥在国内外的发展,总结了钢桁架拱桥的结构特点。针对跨度230m的城市钢桁架拱桥,详细介绍了桥梁的工程概况和设计用主要参数。运用有限元软件MIDAS/CIVIL对跨度230m城市钢桁架拱桥建立基于梁单元的全桥分析模型,采用桁架单元模拟吊索,其余部件均采用梁单元模拟,正交异性钢桥面结构采用梁格模型进行模拟。计算全桥使用阶段,桁架拱和主梁在恒载与其余六种荷载组合作用下的内力、应力和变形。采用大型通用有限元软件ANSYS,建立基于梁单元、桁架单元、板单元和实体单元的全桥组合单元详细分析模型,计算分析恒载和恒载与车辆荷载作用下,梁拱相交区域索梁连接的详细应力。利用建立的ANSYS全桥组合单元详细分析模型,进行纵梁截面形式变化处的腹板数量优化试算,并对比分析优化前后,该区域附近主梁各主要板件的详细应力情况。最后论文采用钢材理想弹塑性材料模型,对拱桁架失效不利截面所在的梁单元采用分层梁单元的逐层屈服分析模型,进行恒载与活载同步增长和仅活载增长两种不同模式下的极限承载力计算分析,得到对应的极限荷载系数。
【关键词】：钢桁架拱桥 使用阶段分析 全桥组合单元模型 局部分析优化 极限承载力
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.22
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 拱桥的发展概况10-11
• 1.2 钢桁架拱桥的发展和特点11-13
• 1.3 本文主要工作13-15
• 第2章 钢桁架拱桥工程背景和全桥梁单元模型建立15-24
• 2.1 桥梁工程设计方案15-18
• 2.1.1 工程概况和主要设计用参数15-16
• 2.1.2 桁架拱设计16-17
• 2.1.3 正交异性钢桥面设计17-18
• 2.2 正交异性钢桥面梁格模型建立18-21
• 2.2.1 主梁梁格划分19-20
• 2.2.2 纵横梁梁格弯曲刚度调整20-21
• 2.3 拱及吊索模拟21-22
• 2.3.1 钢桁架拱模拟21
• 2.3.2 吊索模拟21-22
• 2.4 边界条件模拟22
• 2.5 桥梁施工方案22-23
• 2.6 小节23-24
• 第3章 全桥使用阶段静力计算分析24-46
• 3.1 使用阶段荷载及其组合24-26
• 3.1.1 荷载类型24-25
• 3.1.2 荷载组合工况25-26
• 3.2 恒载与荷载组合作用下全桥计算分析26-41
• 3.2.1 恒载作用计算分析26-27
• 3.2.2 组合一作用下计算分析27-30
• 3.2.3 组合二作用下计算分析30-32
• 3.2.4 组合三作用下计算分析32-34
• 3.2.5 组合四作用下计算分析34-37
• 3.2.6 组合五作用下计算分析37-39
• 3.2.7 组合六作用下计算分析39-41
• 3.3 荷载组合效应汇总与分析41-44
• 3.3.1 主梁计算汇总42-43
• 3.3.2 桁架拱计算汇总43-44
• 3.4 小节44-46
• 第4章 全桥组合单元模型建立和索梁连接详细应力分析46-60
• 4.1 全桥组合单元模型建立46-48
• 4.1.1 梁拱相交区域索梁连接构造细节46-47
• 4.1.2 全桥详细有限元模型建立47-48
• 4.2 恒载作用详细应力分析48-53
• 4.2.1 全桥跨中挠度和支座反力对比48-50
• 4.2.2 梁拱相交区域梁上吊点详细应力分析50-53
• 4.3 恒载和车辆荷载作用梁拱相交区域详细应力分析53-56
• 4.3.1 车辆荷载下主梁局部详细应力分析53-55
• 4.3.2 车辆荷载下连接构造详细应力分析55-56
• 4.4 吊索破断力作用连接构造详细应力验算56-58
• 4.5 小节58-60
• 第5章 梁拱相交区域纵梁腹板优化设计及其分析60-72
• 5.1 梁拱相交区域纵梁腹板优化设计方案60-61
• 5.2 优化前后恒载应力对比计算分析61-65
• 5.2.1 桥面顶板及其加劲肋应力对比分析61-63
• 5.2.2 纵梁腹板局部应力对比分析63-64
• 5.2.3 横隔板局部应力对比分析64-65
• 5.3 优化前后恒载和车辆荷载应力对比计算分析65-70
• 5.3.1 桥面顶板及其加劲肋应力对比分析66-68
• 5.3.2 纵梁腹板局部应力对比分析68-69
• 5.3.3 横隔板局部应力对比分析69-70
• 5.4 小节70-72
• 第6章 基于分层梁单元逐层屈服模型的桥梁极限承载力计算分析72-78
• 6.1 桥梁极限承载力计算模型和不利活载加载模式72-73
• 6.2 基于恒载和活载同步增长的极限承载力分析73-74
• 6.2.1 拱脚下弦杆失效不利截面的弹性极限计算分析73
• 6.2.2 拱脚下弦杆失效不利截面的极限承载力计算分析73-74
• 6.3 基于仅活载增长的极限承载力分析74-75
• 6.3.1 拱脚下弦杆失效不利截面的弹性极限计算分析74
• 6.3.2 拱脚下弦杆失效不利截面的极限承载力计算分析74-75
• 6.4 桥梁弹性和弹塑性过程吊索应力的检验计算分析75-77
• 6.4.1 基于恒载和活载同步增长模型的检验计算分析75-76
• 6.4.2 基于仅活载增长模型的检验计算分析76-77
• 6.5 小节77-78
• 结论78-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目85

【参考文献】

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本文编号：867421