上承式现代竹拱桥受力性能研究

发布时间：2017-10-17 04:31

  本文关键词：上承式现代竹拱桥受力性能研究

  更多相关文章： 现代胶合竹 上承式拱桥 矢跨比 受力性能 有限元

【摘要】：随着社会发展,工程界对可持续发展提出更高要求,寻求新材料代替传统建材将成为必然,竹拱结构是新材料运用到工程结构中的尝试,它将胶合竹良好的受压性能与拱桥受力特性完美的结合起来,对其进行受力分析有着重要意义。本文阐述了现代竹材料及拱桥结构的发展,并以一座16米的上承式现代竹拱桥为研究对象,通过改变矢跨比、拱肋刚度、结构宽跨比等参数对其进行静动力分析,具体研究内容如下:首先,阐述现代竹材料的研究现状,对拱桥结构进行力学分析,提出建造上承式现代竹拱桥的理论可能性。在此基础上,对16m上承式现代竹拱桥进行有限元分析,论述有限元模拟中材料本构关系、荷载输入等的确定;对该现代竹拱结构进行极限承载力状态的静力特性分析,应力、轴力及竖向挠度等结果均满足要求。通过分析矢跨比对拱肋刚度、拱轴力、弯矩、支座反力等的影响,讨论出了现代竹结构拱桥合理的矢跨比;通过改变竹拱肋宽度与高度模拟结构不同刚度,得出不同刚度对现代竹拱桥竖向挠度和拱肋应力影响较大,拱肋刚度为结构控制因素。再次,对该拱桥结构进行模态分析,得出前十阶的自振频率及相应振型。通过改变结构矢跨比、宽跨比及拱肋刚度等参数,研究现代竹拱桥的动力特性,结果表明:(1)竹拱桥矢跨比变化对结构前两阶振型序列产生了变化,与传统钢管混凝土拱桥有所差异;(2)现代竹拱桥随矢跨比减小,基频变化幅度产生差异,现代竹拱桥设计时,其矢跨比不宜取过大;(3)拱桥面外基频与面内基频之比,随桥面宽度增加而增加;(4)竹拱结构的高阶频率,随宽跨比的增加呈现减小趋势,阶数越高其减小趋势越明显。最后,对现代竹拱桥运用时程分析进行抗震性能研究,得出三种地震波横桥向激励下的位移及内力反应。通过改变结构矢跨比与刚度比进行参数分析,研究表明:(1)现代竹拱桥矢跨比对拱肋横向位移影响很大,影响程度随矢跨比的增大而增大;(2)随着刚度比的增加,横桥向位移变化幅度(曲线斜率)减小,结构设计时,需要合理设置竹拱肋的抗弯刚度,不宜取过小。
【关键词】：现代胶合竹 上承式拱桥 矢跨比 受力性能 有限元
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441;U448.22
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 课题讲究背景及意义9-10
• 1.2 现代竹结构的发展及研究现状10-16
• 1.2.1 竹资源介绍及原竹利用10-12
• 1.2.2 现代竹材的发展介绍12-14
• 1.2.3 现代竹材的研究现状14-16
• 1.3 拱桥分类16-18
• 1.3.1 按照桥面系位置分类16-17
• 1.3.2 按照铰的个数分类17-18
• 1.4 现代竹桥的发展过程18-19
• 1.5 课题来源19
• 1.6 本文研究意义及内容19-21
• 第二章 工程概况及有限元参数选择21-28
• 2.1 工程概况21-23
• 2.2 模型的建立及参数确定23-27
• 2.2.1 材料属性23-24
• 2.2.2 结构坐标方向规定24
• 2.2.3 结构边界条件24
• 2.2.4 结构荷载设计24
• 2.2.5 结构建模时简化处理24-27
• 2.2.6 有限元模型27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 上承式现代竹拱桥静力性能分析28-42
• 3.1 竹拱肋静力特性分析28-31
• 3.1.1 拱肋等效应力分析28-29
• 3.1.2 拱肋内力分析29-30
• 3.1.3 拱肋竖向挠度分析30-31
• 3.2 竹拱桥纵梁静力特性分析31-33
• 3.3 上承式现代竹拱桥合理失跨比探讨33-36
• 3.3.1 不同矢跨比拱肋刚度33-34
• 3.3.2 不同矢跨比拱肋轴力34
• 3.3.3 不同矢跨比拱肋弯矩34-35
• 3.3.4 不同矢跨比支座反力及弯矩35-36
• 3.4 拱肋不同刚度对竹拱桥静力特性影响36-41
• 3.4.1 拱肋不同高度对竹拱桥静力特性影响36-39
• 3.4.2 拱肋不同宽度对竹拱桥静力特性影响39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 上承式现代竹拱桥动力特性分析42-56
• 4.1 模态分析理论42-43
• 4.2 计算结果及分析43-47
• 4.3 不同参数对拱桥动力特性的影响47-54
• 4.3.1 不同矢跨比对拱桥动力特性的影响47-51
• 4.3.2 不同拱肋刚度对竹拱桥动力特性的影响51-53
• 4.3.3 竹拱结构宽跨比对其动力特性的影响53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第五章 上承式现代竹拱桥地震反应时程分析56-73
• 5.1 时程分析理论56-58
• 5.1.1 振动方程及计算过程56-57
• 5.1.2 基于增量理论Newmark-β法解法57-58
• 5.2 地震波的选择及调整58-60
• 5.3 上承式竹拱桥地震反应时程分析结果60-65
• 5.3.1 上承式竹拱桥多遇地震下抗震性能分析61-64
• 5.3.2 上承式竹拱桥罕遇地震下抗震性能分析64-65
• 5.3.3 结构多遇地震与罕遇地震激励下的对比分析65
• 5.4 竹拱桥结构不同参数对其抗震性能影响65-72
• 5.4.1 不同矢跨比对竹拱桥抗震性能影响66-68
• 5.4.2 不同拱肋刚度对竹拱桥抗震性能影响68-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 结论及展望73-77
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果83
• 一、攻读研究生期间发表的学术论文83
• 二、攻读研究生期间参与的科研课题及工程项目83

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 周文;上承式现代竹拱桥受力性能研究[D];重庆交通大学;2016年

，

本文编号：1046841