铁路系杆拱桥静动力作用下不同吊杆布置形式对结构力学性能的影响

发布时间：2020-05-27 01:43

【摘要】：本文的研究问题是确定一种比较优化的系杆拱桥吊杆的布置形式使得铁路系杆拱桥在施工及运营阶段受力良好。本文的研究内容基于兰新铁路线上一座1-128m乌鲁木齐系杆拱桥。本论文研究的目的是比较系杆拱桥在不同的吊杆布置形式下其应力应变的主要差异。在不同的理论研究过程中,提出了三种不同的吊杆布置方式:1.吊杆垂直于系梁形式即洛泽式系杆拱桥2.每根吊杆与系梁的相交角度的以一不变的常数变化3.每根吊杆与系梁的相交角度是参数化函数变化。该结构的研究内容:研究系杆拱桥在不同的荷载组合下的几何非线性计算问题。探索吊杆的受力强度限值以及结构的优化计算,通过不同的荷载组合加载方式,探究吊杆内应力应变的变化规律,以找出受力比较合理的吊杆布置形式。通过计算系杆拱桥影线面及影响线的方式把几何非线性计算问题转变为线性计算问题;模态分析。通过使用大型有限元分析软件LIRA-SAPR进行结构的空间模态分析。这个软件可以考虑同时受物理、几何、结构非线性、荷载等条件影响下的有限元动力学分析以及强度和稳定性的计算。而且能够创建任意的用户自定义设计模式,可以计算不同截面的剪力以及主应力。根据对三种系杆拱桥不同吊杆布置形式的动力学以及静力学的研究分析,结果表明:垂直的吊杆在受力后的动力及静力学反应主要是由于扭转刚度引起的,但是不能抵抗系梁轴向的内力,而倾斜布置的吊杆由于自身的索力可以分解为水平与竖直方向,可以很好地抵消一部分系梁轴力。由于倾斜布置的吊杆其系杆拱桥在不均匀荷载作用下受到的影响比垂直吊杆布置形式的小。两种倾斜式吊杆布置的系杆拱桥的系梁的自重都可以被斜吊杆合理地平衡一部分,这个理论由B.Brunnand-F.Schanack提出。这三种不同形式的系杆拱桥模态分析也表明:在临时荷载作用下垂直吊杆布置形式的系杆拱桥在竖直平面内刚度最低,而刚度最大的一种桥型正是上文提到的第二种吊杆布置形式的系杆拱桥。总的来说,倾斜的吊杆布置形式的系杆拱桥更适合于承受铁路荷载(包括既有的客货运铁路线以及高速铁路线),而且吊杆与系梁的倾斜角度越大其在承受非均匀荷载作用时的抵抗力也会越大,系杆拱桥也将会承受更大的列车动力振动荷载,其运行的列车舒适性及稳定性会得到很大提高。
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441;U448.225

【参考文献】