【摘要】：近幾十年來(lái),下承式鋼箱拱橋由于具有跨越能力大、建筑高度小、經(jīng)濟(jì)美觀等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到較多的應(yīng)用。然而,下承式鋼箱拱橋采用網(wǎng)狀吊桿布置形式的在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。網(wǎng)狀吊桿相比于豎直吊桿布置,可以有效地降低鋼箱拱橋的拱肋與鋼縱梁(系桿)的彎矩及撓度,提高鋼箱拱橋整體剛度等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)狀吊桿布置鋼箱拱橋在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的相對(duì)較少。本文以安徽省阜陽(yáng)市潁河特大橋中90m網(wǎng)狀吊桿下承式鋼箱拱橋?yàn)楣こ瘫尘?以有限元分析理論為基礎(chǔ),利用橋梁有限元軟件MIDAS CIVIL建立有限元計(jì)算模型,對(duì)網(wǎng)狀吊桿鋼箱拱橋的靜、動(dòng)力特性分析,以及探討了在不同吊桿布置形式下的鋼箱拱橋的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化、位移變化以及鋼箱拱橋的動(dòng)力特性和抗震性能分析。首先,探究了鋼箱拱橋的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷史和狀況,以及國(guó)內(nèi)外對(duì)于拱橋的靜、動(dòng)力性能研究現(xiàn)狀,總結(jié)了其中存在的問(wèn)題,并進(jìn)一步探究了拱橋吊桿布置形式的相關(guān)研究狀況。其次,給出有限元分析基本剛度矩陣介紹了拱橋的有限元計(jì)算理論,包括拱橋靜力計(jì)算理論、拱橋動(dòng)力特性計(jì)算理論、動(dòng)力特性有限元理論和反應(yīng)譜理論。應(yīng)用橋梁有限元軟件MIDAS CIVIL建立90m網(wǎng)狀吊桿鋼箱拱橋空間有限元模型,分析該橋成橋狀態(tài)下恒載組合、活載組合、溫度效應(yīng)以及基本荷載組合作用下的靜力性能和吊桿布置形式對(duì)鋼箱拱橋的靜力影響;計(jì)算結(jié)果表明:鋼箱拱橋在荷載組合作用下,拱肋處于受壓狀態(tài),鋼縱梁處于受拉狀態(tài),鋼箱拱橋主要以豎向變形為主;網(wǎng)狀吊桿較直吊桿布置,可以使拱肋彎矩重新分配,降低拱肋壓力,由于拱鋼箱內(nèi)力重新分布可以使鋼箱拱橋結(jié)構(gòu)受力更加均勻,從而減小拱橋的位移變化。接著,運(yùn)用拱橋的動(dòng)力特性有限元理論和反應(yīng)譜理論。研究了不同吊桿布置鋼箱拱橋的自振特性的影響,網(wǎng)狀吊桿布置明顯提高了鋼箱拱橋的面內(nèi)剛度,對(duì)面外剛度貢獻(xiàn)較小。比較了剛性吊桿與柔性吊桿對(duì)鋼箱拱橋的自振特性,剛性吊桿明顯增強(qiáng)了鋼箱拱橋的面外剛度;最后,采用反應(yīng)譜分析方法對(duì)網(wǎng)狀吊桿鋼箱進(jìn)行抗震性分析,結(jié)果表明網(wǎng)狀吊桿鋼箱拱橋處于彈性工作階段,較直吊桿布置較好的抗震性。
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U441;U448.22
【圖文】：

以使拱肋截面主要承受軸向壓力。從現(xiàn)代大跨度橋梁計(jì)算理論中得到，橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下，其結(jié)構(gòu)的荷載傳遞的路線越短，結(jié)構(gòu)越合理。在主要的受力平面內(nèi)，平面內(nèi)的拉壓桿件的數(shù)量要比受彎桿件多，因此桿件應(yīng)力分布比較均勻，傳遞力的方式比較簡(jiǎn)單且效果明顯，可以降低材料的用量［ ］。從力學(xué)方面上看，拱橋是一種比較完善的橋梁結(jié)構(gòu)，是大跨度橋梁選擇之一。1.1.1 鋼拱橋國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀鋼拱橋的發(fā)展歷史是起源于18世紀(jì)，在18世紀(jì)英國(guó)進(jìn)行了第一次工業(yè)革命，促進(jìn)鑄鐵行業(yè)的快速的發(fā)展，鑄鐵的冶煉技術(shù)和產(chǎn)量得到飛躍式的提高［ ］，隨著鑄鐵的材料在建筑行業(yè)的得到廣泛的應(yīng)用，在 1779 年英國(guó)建造了世界上第一座鑄鐵I|￡￠ 拱橋［ ］（圖 1-1），該橋結(jié)構(gòu)形式為上承式單拱橋，橋梁凈跨度為30m，它是由五個(gè)半圓拱肋組成。隨著技術(shù)的發(fā)展，修建了大量的鑄鐵拱橋，其橋梁跨度也隨之一直在增加，曾一度達(dá)到 ［ ］。

以使拱肋截面主要承受軸向壓力。從現(xiàn)代大跨度橋梁計(jì)算理論中得到，橋梁結(jié)構(gòu)在荷載作用下，其結(jié)構(gòu)的荷載傳遞的路線越短，結(jié)構(gòu)越合理。在主要的受力平面內(nèi)，平面內(nèi)的拉壓桿件的數(shù)量要比受彎桿件多，因此桿件應(yīng)力分布比較均勻，傳遞力的方式比較簡(jiǎn)單且效果明顯，可以降低材料的用量［ ］。從力學(xué)方面上看，拱橋是一種比較完善的橋梁結(jié)構(gòu)，是大跨度橋梁選擇之一。1.1.1 鋼拱橋國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀鋼拱橋的發(fā)展歷史是起源于18世紀(jì)，在18世紀(jì)英國(guó)進(jìn)行了第一次工業(yè)革命，促進(jìn)鑄鐵行業(yè)的快速的發(fā)展，鑄鐵的冶煉技術(shù)和產(chǎn)量得到飛躍式的提高［ ］，隨著鑄鐵的材料在建筑行業(yè)的得到廣泛的應(yīng)用，在 1779 年英國(guó)建造了世界上第一座鑄鐵I|￡￠ 拱橋［ ］（圖 1-1），該橋結(jié)構(gòu)形式為上承式單拱橋，橋梁凈跨度為30m，它是由五個(gè)半圓拱肋組成。隨著技術(shù)的發(fā)展，修建了大量的鑄鐵拱橋，其橋梁跨度也隨之一直在增加，曾一度達(dá)到 ［ ］。

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本文編號(hào)：2723025