發(fā)布時間：2019-09-27 09:58

【摘要】：本論文針對鋼管混凝土拱橋空間結(jié)構(gòu)存在的問題,立題開展鋼管混凝土拱橋的靜動力力學性能及結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)研究。論文的主要研究內(nèi)容如下：(1)調(diào)研了國內(nèi)外拱橋的發(fā)展及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能特點,并闡述了靜動力分析、抗震性能分析的方法與研究現(xiàn)狀,提出了要研究的問題。(2)論述了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的基本力學原理,根據(jù)組合結(jié)構(gòu)理論方法對比分析了兩種不同材料組成的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及套箍的作用,利用極限平衡原理求解相應的計算方程；利用屈服準則將鋼管混凝土視作一個整體結(jié)構(gòu),采用增量法通過測定鋼管和混凝土的本構(gòu)關(guān)系逐步求得鋼管混凝土的荷載-位移曲線。(3)依托鋼管混凝土拱橋典型工程案例,建立有限元模型,研究分析恒載、活載、次內(nèi)力以及溫度效應對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的影響。由計算結(jié)果得,混凝土收縮徐變及預應力次內(nèi)力的影響不容忽視;溫度效應對拱肋結(jié)構(gòu)的影響要大于對主梁的影響。對比分析了圓形鋼管混凝土拱肋截面與矩形鋼管混凝土拱肋截面形式對橋梁結(jié)構(gòu)受力特能的影響,由結(jié)果可得,截面特性相同的情況下,截面形式對橋梁靜力性能影響較小。(4)對橋梁結(jié)構(gòu)自振特性進行了參數(shù)分析。通過計算對比分析了鋼管壁厚、鋼管內(nèi)混凝土截面直徑、矢跨比及橫撐布置形式等參數(shù)變化對橋梁自振特性的影響。計算結(jié)果表明,拱肋截面參數(shù)的改變對于拱肋的動力性能影響較小;改變鋼管混凝土拱橋的矢跨比是控制其動力性能的主要方法：橫撐數(shù)量的增加可以提高鋼管混凝土拱橋的橫向抗變形能力,布置X型和K型橫撐可以提高其抗扭性能。(5)使用反應譜法和時程法對鋼管混凝土拱橋的抗震性能進行了對比分析,對鋼管壁厚、鋼管內(nèi)混凝土截面直徑、矢跨比及橫撐布置形式等參數(shù)變化對橋梁抗震性能的影響進行了分析。分析結(jié)果顯示,彎矩最大值出現(xiàn)在拱腳位置,改變拱肋截面參數(shù)對全橋的各方向抗震性能有較小限值的影響：選取合理矢跨比可以提高拱肋的抗震性能；橫撐數(shù)量的增加可以提高拱肋橫向抗震性能,對主梁的抗震性能影響較小,X型和K型橫撐可以提高橋梁整體的抗扭性能。綜上所述,通過對鋼管混凝土拱橋的靜、動力特性及抗震性能,得到了鋼管壁厚變化、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的截面直徑、矢跨比及橫撐布置形式等參數(shù)變化下的鋼管混凝土拱橋的靜、動力及抗震性能的結(jié)構(gòu)力學性能規(guī)律,可為今后同類型鋼管混凝土拱橋的設計提供參考依據(jù)。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441;U448.22

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