發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 16:03

【摘要】：在現(xiàn)有的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)靜力分析研究中,以平面內(nèi)力學(xué)性能的研究較多,空間穩(wěn)定性研究?jī)?nèi)容較少,其基礎(chǔ)理論大多參考鋼管混凝土柱。由于各種計(jì)算理論和分析方法存在的制約因素和限制條件,僅局限于特定參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式下的拱能取得較為理想的分析結(jié)果,超過(guò)約束后則計(jì)算誤差較大甚至方法不適用。其關(guān)鍵在于對(duì)拱結(jié)構(gòu)的受力性能和破壞過(guò)程并沒(méi)有形成系統(tǒng)、統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),依舊有很多結(jié)構(gòu)工作行為未能得到揭示。為了揭示鋼管混凝土拱在空間荷載作用下的結(jié)構(gòu)工作行為特征,本文利用結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析理論與方法,對(duì)單圓管鋼管混凝土拱的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行再建模分析,研究工作包括:(1)系統(tǒng)地闡述了結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論和方法,提出用廣義應(yīng)變能密度(GSED)作為結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)特征參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行再建模分析來(lái)表征結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)模式,并將Mann-Kendall準(zhǔn)則引入來(lái)檢測(cè)結(jié)構(gòu)整體受力狀態(tài)的突變性,揭示并確定結(jié)構(gòu)失效的起點(diǎn),將其定義為失效荷載進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而非結(jié)構(gòu)的極限荷載。(2)對(duì)單管拱的空間受力行為進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析,采用GSED參數(shù)得到描述結(jié)構(gòu)整體的受力狀態(tài)特征曲線,并判別出結(jié)構(gòu)的彈塑性分支點(diǎn)和失效荷載,當(dāng)荷載超過(guò)失效荷載后,拱結(jié)構(gòu)進(jìn)入受力不穩(wěn)定的失效階段,不再適宜進(jìn)行承載。通過(guò)結(jié)構(gòu)響應(yīng)參數(shù)(應(yīng)變、位移)以及內(nèi)力構(gòu)成的受力狀態(tài)子模式的受力特征變化趨勢(shì),對(duì)失效荷載的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。(3)采用一種將模擬與插值相結(jié)合的數(shù)值形函數(shù)法,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確的插值,獲取更加豐富的試驗(yàn)信息。用該方法對(duì)單管拱有限的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行插值,得到結(jié)構(gòu)各截面的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)及結(jié)構(gòu)的內(nèi)力信息,從而深入分析結(jié)構(gòu)的受力變化特征,進(jìn)一步驗(yàn)證了失效荷載的合理性。(4)對(duì)一單管拱在平面內(nèi)五點(diǎn)均布荷載作用下的結(jié)構(gòu)工作行為進(jìn)行分析,基于結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)理論與方法探究了該拱的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)特征變化與空間荷載下的拱的異同。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)限制拱結(jié)構(gòu)的橫向荷載作用使結(jié)構(gòu)盡量受豎向力的作用,從而提高結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文過(guò) 400 座（跨徑在 50 米以上），跨徑達(dá)到 200 米的拱橋數(shù)量達(dá)到 50 余座徑達(dá)到 400 米的拱橋也將近 10 座，并且數(shù)量還在持續(xù)增長(zhǎng)中。在目前廣泛應(yīng)用的鋼管混凝土拱橋中，根據(jù)拱肋的截面不同可以劃分為類型，常見(jiàn)的是單管截面、雙管截面、多管（桁式）截面及其他形式截對(duì)桁式結(jié)構(gòu)而言，單管截面及啞鈴形截面的構(gòu)造形式相對(duì)簡(jiǎn)單，而實(shí)際橋計(jì)中采用何種截面形式受到跨度、承載設(shè)計(jì)、施工等多方面制約，其中跨主導(dǎo)原因。單圓管截面（圖 1-1a）由于簡(jiǎn)單的構(gòu)造和較好的套箍作用，在徑橋梁當(dāng)中應(yīng)用廣泛；啞鈴型截面（圖 1-1b）在 75 米至 150 米跨的拱橋占有較大部分的比例，據(jù)資料數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著跨度的增大，啞鈴型截面拱數(shù)量呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

ty /f。其中，σ 代表混凝土拉應(yīng)力，ft2/3cu26f計(jì)算，fcu為邊長(zhǎng) 150mm 的標(biāo)準(zhǔn)立方體表混凝土峰值應(yīng)變，按0.36 6t cu31.4 f10 計(jì)算。應(yīng)變關(guān)系采用五段式本構(gòu)模型[53]，五個(gè)階（ab）、塑性段（bc）、強(qiáng)化段（cd）及二次彈性段 a 點(diǎn)應(yīng)變e可由下式得到：e p s f /E比例極限，fp=0.8fy，Es代表鋼材彈性模量e，，鋼材切線模量由下式得到：ty s ss sy p p( )( )fE Ef f f 應(yīng)力。對(duì)塑性階段，c 點(diǎn)處應(yīng)變e2=10e1。強(qiáng)度極限 fu，由 fu/fy=1.6 可得，d 點(diǎn)處應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU398.9

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本文編號(hào)：2708140