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特大跨钢箱提篮拱桥稳定性分析

作　者: 戚原
导　师: 包立新
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 钢箱提篮拱稳定性分析几何非线性屈曲初始几何缺陷
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

拱桥的稳定性随着跨径的增大变得越来越突出，已成为桥梁设计和施工的一个重要控制因素。本文以北碚朝阳复建桥为工程背景，运用MIDAS有限元软件建立实体模型，并按施工过程建立各相关工况，从线弹性屈曲和几何非线性屈曲两方面出发，对大跨径钢箱提篮拱在施工过程以及成桥状态的稳定性进行了分析，具体进行了以下几方面工作：①施工阶段中，通过线弹性与考虑几何非线性效应的屈曲分析表明，几何非线性的稳定系数与线弹性稳定系数相比有所下降，几何非线性效应相对显著，说明此类桥型施工中几何非线性因素对稳定性有一定影响，应注意此类稳定性问题。②在分析扣塔对稳定性影响时，计算结果表明，随着拱肋吊装节段的增加，扣塔由扣锚索锚固位置的局部失稳转化为扣塔底端的局部失稳；风荷载以静力作用，并只考虑横向风载时，对整个吊装过程的影响并不显著；裸拱状态下临时横撑对稳定性有一定提升作用，当拆除临时横撑后，稳定性有所下降，但稳定性仍能满足下一工况的施工；在研究初始几何缺陷对稳定性的影响时，计算结果表明，在规范幅值范围内其稳定性影响不明显，但随着缺陷幅值的增大，其稳定性变得相对薄弱。③在成桥分析中，以活载作为加载变量，通过线性屈曲与几何非线性屈曲分析表明，考虑几何非线性屈曲时稳定性有一定程度下降，但满足相关规范要求。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 钢拱桥发展过程和现状  7-9
    1.1.1 国外发展状况  7-8
    1.1.2 国内发展现状  8-9
  1.2 钢拱桥施工方法概述  9-13
  1.3 拱桥的稳定性理论发展状况及研究意义  13-15
    1.3.1 拱桥稳定性理论发展状况  13-14
    1.3.2 含几何缺陷的拱桥稳定性研究状况  14-15
    1.3.3 拱桥稳定性研究的意义  15
  1.4 提篮式钢拱桥  15-16
  1.5 本文的目的、意义及主要内容  16-17
第二章拱桥的稳定性计算理论  17-34
  2.1 拱的两类稳定问题  17-18
  2.2 钢结构失稳理论  18-20
  2.3 稳定问题的求解方法  20-21
  2.4 基于有限元方法的稳定性分析  21-28
    2.4.1 第一类稳定问题有限元分析  21-24
    2.4.2 第二类稳定有限元分析  24-28
  2.5 考虑几何缺陷的稳定性分析  28-34
    2.5.1 几何缺陷的研究方法  29-31
    2.5.2 施工过程中拱肋允许偏差描述  31-34
第三章施工阶段钢箱提篮拱静力分析  34-50
  3.1 工程概况简介  34-35
  3.2 各主要项目设计参数  35-36
    3.2.1 主拱结构  35
    3.2.2 缆索塔架设计参数  35-36
  3.3 施工工艺简述  36-37
  3.4 计算模型的建立  37-41
  3.5 拱肋吊装阶段静力分析  41-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章钢箱提篮拱稳定性分析  50-72
  4.1 施工阶段有限元模型建立  50-51
  4.2 MIDAS 有限元的线性屈曲分析理论  51-62
    4.2.1 忽略扣塔影响的线弹性稳定性分析  52-55
    4.2.2 考虑扣塔拱肋共同作用的线弹性稳定性分析  55-59
    4.2.3 风荷载对稳定性的影响  59-61
    4.2.4 临时横撑对稳定性的影响  61-62
  4.3 MIDAS 有限元的几何非线性屈曲分析理论  62-68
    4.3.1 几何非线性稳定性分析  64-65
    4.3.2 考虑几何缺陷的非线性稳定性分析  65-68
  4.4 成桥阶段稳定性分析  68-70
    4.4.1 成桥阶段线性屈曲分析  69-70
    4.4.2 成桥阶段几何非线性屈曲分析  70
  4.5 本章小结  70-72
第五章结论与展望  72-74
  5.1 结论  72-73
  5.2 有待进一步研究的问题  73-74
参考文献  74-76
致谢  76-77
在学期间发表的论著及取得的科研成果  77

特大跨钢箱提篮拱桥稳定性分析

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