闽浙木拱桥受力性能试验研究
本文选题:中国木拱桥 切入点:编木拱 出处:《福州大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:闽浙木拱桥是中国木拱桥的一个分支,因其独特的编木拱结构而闻名。由于闽浙木拱桥发现较晚,且少有结构和桥梁工程师参与研究,目前对其核心价值部分—主拱结构,即由两个系统构成的编木拱结构理论与受力性能的研究较为缺乏。为此,本文以寿宁溪南桥为原型,制作溪南桥有机玻璃缩尺模型,进行模型荷载试验,分析编木拱结构在各种荷载作用下的变形与内力分布规律,并对闽浙木拱桥编木拱结构的受力性能进行研究。本文主的要工作内容和研究结论包含以下几点:(1)利用全站仪和其他测绘工具对溪南桥实桥进行实地的结构尺寸测量,绘制了溪南桥实桥结构图纸。溪南桥的桥宽为4.99m,净跨径为15.33m,净矢高为3.55m,矢跨比为1/4.3。(2)按1:6.14的缩尺比例制作了溪南桥的有机玻璃模型,分别进行裸拱模型和全桥模型在对称荷载和非对称荷载下的弹性阶段静载试验。试验结果表明,在对称荷载作用下,主拱结构变形呈对称分布,第一系统平肋与第二系统上横梁会发生脱开现象;在非对称荷载作用下,主拱结构的变形呈非对称分布,荷载作用对称侧的第二系统上横梁与第一系统平肋会发生脱开现象。(3)应用MIDAS/CIVIL有限元软件进行了溪南桥有机玻璃缩尺模型的有限元分析。结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好;闽浙木拱桥编木拱结构以第一系统受力为主,第二系统依附于第一系统,限制第一系统的变形,同时分担部分的内力;主拱结构在对称荷载作用下的变形小于非对称荷载作用下的变形,设计时应以非对称荷载作为控制荷载;闽浙木拱桥编木拱结构在荷载作用下不仅会产生竖向位移,还会产生较大的纵向位移。研究结果表明,闽浙木拱桥编木拱结构设计时应以主拱结构的竖向变形作为设计控制依据,同时需要进行纵向变形和特征截面应力的验算;裸拱模型与全桥模型的挠度与内力比较结果表明,拱上建筑参与结构受力,约束主拱结构的变形,使结构内力重分布,主拱结构更加稳定。(4)采用汴水虹桥平面简化计算模型对闽浙木拱桥进行平面简化计算,结果表明,闽浙木拱桥平面简化计算结果与实际有较大差异,闽浙木拱桥的平面简化模型不能直接由汴水虹桥平面简化模型类推而来。
[Abstract]:Fujian and Zhejiang wooden arch bridges are a branch of wooden arch bridges in China and are famous for their unique wood-braided arch structures. Due to the late discovery of Fujian and Zhejiang wooden arch bridges and the rare participation of structure and bridge engineers in the study, the main arch structure, which is the core value part of the arch bridge, is studied. That is to say, the research on the theory and mechanical performance of wood-braided arch structure composed of two systems is relatively lacking. Therefore, this paper takes Shouning Xi Nan Bridge as a prototype, makes a model of PMMA scale for Xunan Bridge, and carries out model load test. The distribution law of deformation and internal force of wood-braided arch structure under various loads is analyzed. The main contents and conclusions of this paper include the following points: 1) using the total station instrument and other surveying tools to measure the structure dimensions of the real bridge in Xinan Bridge. The bridge width is 4.99m, the net span is 15.33m, the net sagittal height is 3.55m, and the ratio of rise-to-span is 1 / 4.3.2.The organic glass model of Xinan Bridge is made according to the scale of 1: 6.14. The elastic static load tests of bare arch model and full bridge model under symmetric load and asymmetric load are carried out respectively. The results show that the deformation of the main arch structure is symmetrical distributed under symmetric load. The horizontal rib of the first system and the beam on the second system will be detached, and the deformation of the main arch structure will be distributed unsymmetrical under the action of asymmetric load. The phenomenon that the upper beam of the second system and the flat rib of the first system will take off is analyzed by using the MIDAS/CIVIL finite element software. The results show that the finite element analysis of the PMMA scale model of Xinan Bridge is carried out. The results of finite element analysis agree well with the test results: the structure of wood-woven arch bridge of Fujian and Zhejiang provinces is mainly composed of the first system, and the second system is attached to the first system, which limits the deformation of the first system and shares the internal force of the first system at the same time. The deformation of main arch structure under symmetrical load is smaller than that under asymmetric load. The results show that the vertical deformation of the main arch structure should be taken as the basis for the design control, and the longitudinal deformation and the characteristic section stress should be checked. The comparison of deflection and internal force between the bare arch model and the whole bridge model shows that the arch structure takes part in the stress of the structure, constrains the deformation of the main arch structure, and redistributes the internal force of the structure. The plane simplified calculation model of Bianshui Hongqiao is used to calculate the plane of Fujian and Zhejiang wood arch bridge. The result shows that the plane simplified calculation result of Fujian and Zhejiang wood arch bridge is quite different from that of practice. The plane simplification model of Fujian and Zhejiang wood arch bridge can not be directly derived from the plane simplification model of Bianshui Hongqiao.
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U441;U448.22
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,本文编号:1587065
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