本文選題：葵花拱橋 + 矢跨比　； 參考：《廣州大學》2015年碩士論文

【摘要】：葵花拱橋是一種造型優(yōu)美、結構新穎的新型橋梁,采用腹拱與主拱連接,取消了傳統(tǒng)空腹式拱橋的立柱,外型像是一朵綻放的葵花,因此稱之為“葵花拱橋”。由于該橋型結構新穎、受力復雜,與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土拱橋的傳力特點有所不同,因此對其受力性能進行深入而系統(tǒng)的研究具有重要的工程意義。本文采用有限元數值分析與模型試驗相結合的方法對葵花拱橋全橋的受力特性以及主腹拱連接節(jié)點的局部應力狀態(tài)進行了詳細研究,主要完成了以下工作:1、以廣州南沙區(qū)鳳凰二橋為工程背景,采用Midas/Civil和Ansys有限元軟件對葵花拱橋的受力性能進行了仿真計算,對比分析了不同矢跨比、不同主腹拱連接方式以及主腹拱連接處不同截面高度對葵花型拱橋結構受力性能的影響。經計算分析可知,葵花拱橋腹拱的矢跨比不宜小于1/6;葵花拱橋主腹拱采用先半鉸——后固結的施工方式能有效減少腹拱拱腳負彎矩和拱圈裂縫寬度,對葵花拱橋的結構受力和拱圈抗裂更加有利;主腹拱采用先半鉸——后固結的施工方法是一種可行的調整結構應力至合理范圍的施工工藝。2、首次設計和制作了葵花拱橋1:5節(jié)點試驗模型,并在試驗模型主拱、腹拱及主腹拱連接處等關鍵位置布置了鋼筋應變、混凝土表面應變和豎向變形測點。模型試驗采用千斤頂加載方式,進行了多種工況的靜力加載試驗,完成了相應的測試工作,獲得了葵花拱橋試驗模型在各工況下的變形值與各控制截面的應變值。將試驗實測結果與有限元計算理論值進行對比分析發(fā)現(xiàn),兩者吻合較好,從而驗證了有限元數值模型的正確性。3、根據相似理論,通過模型試驗結果推導得到橋梁原型結構的應力和位移,并結合葵花拱橋有限元全橋模型計算結果,對比分析表明:原型葵花拱橋在最不利恒載+活載作用下,整體受力性能良好,剛度較大,未發(fā)現(xiàn)薄弱部位,有足夠的安全貯備。主拱與橋墩結合部位、腹拱與主拱連接部位等關鍵區(qū)域受力性能良好,從而驗證了葵花拱橋這類橋型的結構合理性和安全性。
[Abstract]:Sunflower arch bridge is a new type of bridge with beautiful shape and novel structure. It uses belly arch and main arch to connect, cancels the post of traditional hollow arch bridge, and looks like a sunflower in bloom, so it is called "sunflower arch bridge". Because the structure of the bridge is novel and the force is complex, it is different from the traditional reinforced concrete arch bridge in the transmission of force, so it is of great engineering significance to study the mechanical properties of the bridge in depth and systematically. In this paper, the finite element numerical analysis and model test are used to study in detail the stress characteristics of the whole bridge and the local stress state of the connecting joints of the main web arch of the sunflower arch bridge. Taking Phoenix second Bridge in Nansha District of Guangzhou as the engineering background, the mechanical performance of Sunflower Arch Bridge is simulated by Midas / Civil and Ansys finite element software, and the different rise-span ratio is compared and analyzed. The influence of different connecting modes of main web arch and different section height of main web arch on the mechanical performance of sunflower arch bridge. The results of calculation and analysis show that the rise-span ratio of the belly arch of the sunflower arch bridge should not be less than 1 / 6, and that the construction method of the first half hinge and then the consolidation of the main web arch of the sunflower arch bridge can effectively reduce the negative bending moment of the belly arch foot and the width of the crack of the arch ring. It is more favorable to the stress on the structure of sunflower arch bridge and the crack resistance of the arch ring. The construction method of first half hinge and then consolidation of the main web arch is a feasible construction technology of adjusting the structural stress to a reasonable range. The 1:5 node test model of sunflower arch bridge is designed and made for the first time, and the main arch is tested in the test model. Steel bar strain, concrete surface strain and vertical deformation point are arranged at the key position of web arch and main web arch. In the model test, the Jack loading method was used to carry out the static loading test under various working conditions, and the corresponding test work was completed. The deformation values of the model and the strain values of the control sections of the model were obtained under each working condition. By comparing the experimental results with the theoretical values of finite element calculation, it is found that the two results are in good agreement with each other, which verifies the correctness of the finite element numerical model. 3. According to the similarity theory, The stress and displacement of the prototype structure of the bridge are derived from the model test results. Combined with the calculation results of the full bridge model of the sunflower arch bridge with finite element method, the comparison and analysis show that the prototype sunflower arch bridge is under the most unfavorable dead load and live load. The whole force performance is good, the rigidity is big, the weak position has not been found, has the sufficient safety reserve. The combination of the main arch and the pier and the connecting part of the abdominal arch and the main arch have good mechanical performance, which verifies the structural rationality and safety of the sunflower arch bridge of this kind of bridge.
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U441;U446

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本文編號：1992519