钢管混凝土拱肋有限元模拟方法研究
发布时间：2023-08-06 14:26
钢管混凝土结构是我国近年来才实施运用的一种比较新型的组合结构,能够充分发挥混凝土和钢材这两种材料各自的优势,使其在高层建筑和大跨度拱桥中得到了广泛的应用。拱肋结构有限元计算模拟是目前较为行之有效的计算方法之一,在复杂结构的计算中得到了普遍应用。大跨度钢管混凝土拱桥的建模过程比较繁琐,建模中某些细微的差异即能引起结构中应力和变形的较大变化,其有限元计算方法的选取对结构自身安全性及计算有效性有着极为重要的意义,特别是对于500米级的超大跨径钢管混凝土拱桥,选择合理的有限元模拟方法对其受力分析至关重要。故本文以合江长江一桥为工程依托,主要从以下几个方面进行研究:(1)对钢管混凝土结构在拱桥中的应用、拱肋截面的结构形式作了简单的论述,对目前钢管混凝土拱肋的有限元模拟方法及研究现状进行了概述。(2)有限元可以较为精确的对钢管混凝土拱肋结构进行模拟,从而使得钢管混凝土这种结构形式得到广泛的发展。本文对目前钢管混凝土拱桥拱肋结构常用的几种有限元模拟方法进行了对比分析。对混凝土的徐变原理及计算方法进行了分析,并推导出了钢管混凝土轴压构件考虑钢管约束作用下的徐变计算公式。(3)本文以合江长江一桥实际项目...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 钢管混凝土结构的概述
1.1.1 钢管混凝土结构在拱桥中的应用
1.1.2 钢管混凝土拱桥拱肋截面的结构形式
1.2 钢管混凝土结构在不同状态下的关系曲线
1.3 拱肋的有限元模拟方法概述与研究现状
1.3.1 钢管混凝土有限元模拟方法的概述
1.3.2 拱肋模拟方法的研究现状
1.3.3 钢管混凝土拱桥徐变理论研究现状
1.4 课题的意义及研究内容
1.4.1 本文研究的意义
1.4.2 本文研究的主要内容
第二章 钢管混凝土有限元模拟的相关理论
2.1 有限元法应用理论
2.1.1 有限元法在桥梁工程中的应用研究
2.1.2 有限元分析力学问题的基本流程
2.2 杆系结构单元的分析理论
2.2.1 桁架单元刚度矩阵
2.2.2 梁单元刚度矩阵
2.2.3 杆系结构单元的整体刚度矩阵
2.3 钢管混凝土拱肋常用有限元模拟方法对比
2.3.1 纤维模型法
2.3.2 统一理论法
2.3.3 单元模型法
2.3.4 联合截面法
2.4 钢管约束作用下的徐变效应
2.4.1 钢管混凝土徐变的特点
2.4.2 混凝土徐变
2.4.3 徐变计算的方法
2.4.4 受压钢管混凝土考虑钢管约束作用下的徐变计算
2.5 本章小结
第三章 钢管混凝土拱肋的有限元模拟方法对比分析
3.1 合江一桥工程背景及有限元模型
3.1.1 合江长江一桥主体工程概述
3.1.2 合江长江一桥主拱肋结构
3.2 单元类型的选择及边界条件的模拟
3.3 施工仿真精度及工况划分
3.4 两种有限元模拟方法计算分析
3.4.1 拱肋截面钢管应力计算分析
3.4.2 拱肋截面核心混凝土应力计算分析
3.4.3 两种有限元方法的位移分析比较
3.5 双单元精度划分与联合截面对比分析
3.5.1 主拱肋钢管应力对比分析
3.5.2 主拱肋核心混凝土应力对比分析
3.5.3 双单元精度划分与联合截面位移变化趋势研究
3.6 合江长江一桥实测数据与有限元模拟方法对比分析
3.6.1 合江长江一桥现场测点布置
3.6.2 截面钢管应力实测数据与有限元模拟计算对比
3.6.3 主拱肋核心混凝土实测数据与理论对比分析
3.6.4 有限元模拟方法与实测数据位移对比分析
3.7 本章小结
第四章 钢管混凝土拱肋考虑徐变效应的有限元模拟
4.1 钢管混凝土考虑钢管约束效应的徐变理论推导
4.1.1 徐变与徐变系数的关系式
4.1.2 徐变系数推导
4.1.3 温度荷载等效混凝土的徐变效应
4.2 合江长江一桥等效温差计算
4.2.1 主拱肋管内混凝土徐变系数计算
4.2.2 徐变等效温度
4.3 两种方法采用徐变等效温度的结果分析
4.3.1 施工阶段全应力对比
4.3.2 应力偏差百分比计算
4.4 考虑钢管约束效应对徐变的影响分析
4.4.1 施工阶段全应力对比
4.4.2 施工阶段徐变应力对比
4.4.3 徐变偏差百分比计算
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
发表的学术论文
主要参与的项目
本文编号：3839559
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 钢管混凝土结构的概述
1.1.1 钢管混凝土结构在拱桥中的应用
1.1.2 钢管混凝土拱桥拱肋截面的结构形式
1.2 钢管混凝土结构在不同状态下的关系曲线
1.3 拱肋的有限元模拟方法概述与研究现状
1.3.1 钢管混凝土有限元模拟方法的概述
1.3.2 拱肋模拟方法的研究现状
1.3.3 钢管混凝土拱桥徐变理论研究现状
1.4 课题的意义及研究内容
1.4.1 本文研究的意义
1.4.2 本文研究的主要内容
第二章 钢管混凝土有限元模拟的相关理论
2.1 有限元法应用理论
2.1.1 有限元法在桥梁工程中的应用研究
2.1.2 有限元分析力学问题的基本流程
2.2 杆系结构单元的分析理论
2.2.1 桁架单元刚度矩阵
2.2.2 梁单元刚度矩阵
2.2.3 杆系结构单元的整体刚度矩阵
2.3 钢管混凝土拱肋常用有限元模拟方法对比
2.3.1 纤维模型法
2.3.2 统一理论法
2.3.3 单元模型法
2.3.4 联合截面法
2.4 钢管约束作用下的徐变效应
2.4.1 钢管混凝土徐变的特点
2.4.2 混凝土徐变
2.4.3 徐变计算的方法
2.4.4 受压钢管混凝土考虑钢管约束作用下的徐变计算
2.5 本章小结
第三章 钢管混凝土拱肋的有限元模拟方法对比分析
3.1 合江一桥工程背景及有限元模型
3.1.1 合江长江一桥主体工程概述
3.1.2 合江长江一桥主拱肋结构
3.2 单元类型的选择及边界条件的模拟
3.3 施工仿真精度及工况划分
3.4 两种有限元模拟方法计算分析
3.4.1 拱肋截面钢管应力计算分析
3.4.2 拱肋截面核心混凝土应力计算分析
3.4.3 两种有限元方法的位移分析比较
3.5 双单元精度划分与联合截面对比分析
3.5.1 主拱肋钢管应力对比分析
3.5.2 主拱肋核心混凝土应力对比分析
3.5.3 双单元精度划分与联合截面位移变化趋势研究
3.6 合江长江一桥实测数据与有限元模拟方法对比分析
3.6.1 合江长江一桥现场测点布置
3.6.2 截面钢管应力实测数据与有限元模拟计算对比
3.6.3 主拱肋核心混凝土实测数据与理论对比分析
3.6.4 有限元模拟方法与实测数据位移对比分析
3.7 本章小结
第四章 钢管混凝土拱肋考虑徐变效应的有限元模拟
4.1 钢管混凝土考虑钢管约束效应的徐变理论推导
4.1.1 徐变与徐变系数的关系式
4.1.2 徐变系数推导
4.1.3 温度荷载等效混凝土的徐变效应
4.2 合江长江一桥等效温差计算
4.2.1 主拱肋管内混凝土徐变系数计算
4.2.2 徐变等效温度
4.3 两种方法采用徐变等效温度的结果分析
4.3.1 施工阶段全应力对比
4.3.2 应力偏差百分比计算
4.4 考虑钢管约束效应对徐变的影响分析
4.4.1 施工阶段全应力对比
4.4.2 施工阶段徐变应力对比
4.4.3 徐变偏差百分比计算
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
发表的学术论文
主要参与的项目
本文编号：3839559
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3839559.html
