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吉延高速公路钢管混凝土拱桥设计方法研究

作　者: 张立敏
导　师: 刘寒冰；焦明伟
学　校: 吉林大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 钢管混凝土拱桥 设计方法 稳定性分析 吊杆张拉力
分类号: U448.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


钢管混凝土拱桥作为一种新型结构,近年来在我国的交通事业中应用十分广泛。在钢管混凝土拱桥的设计方法和理论方面,受到了国内外学者的广泛关注,形成了基本的设计理论体系。但是我国关于钢管混凝土拱桥的设计,还没有针对性强的规范。现阶段大量的设计方法和分析理论还有待在实际应用中验证、完善和推广。尤其是在钢管混凝土拱桥的合理成桥状态确定以及动力特性和稳定性能方面,由于影响因素较多,现有的设计理论还需要进行更深入地讨论。拱肋带有一定倾角的提篮式钢管混凝土拱桥的出现,产生了选择合理的拱肋倾斜角度的问题。同时,钢管混凝土拱桥的横撑布置方式,对整体结构的受力特性具有一定的影响。因此,研究拱肋倾角、横撑布置对提篮钢管混凝土拱桥结构的动力特性和稳定性能的影响规律,对完善钢管混凝土拱桥的设计方法和设计理论具有重要的意义。本文依托吉延高速公路钢管混凝土拱桥设计项目,对提篮式钢管混凝土吊杆拱桥设计中涉及到的吊杆张拉力的确定、提篮拱肋的内倾角度和横撑布置形式对桥梁力学特性的影响、提篮拱桥的整体稳定性及抗振性能等重要问题展开了研究。本文首先对钢管混凝土吊杆拱桥的合理成桥状态的确定方法进行了总结,提出适合于本桥的合理成桥状态确定方法,采用此方法确定本桥的合理成桥状态,即吊杆的成桥张拉力。接着利用桥梁的动力分析方法,分析了提篮拱内倾角及横撑布置形式对桥梁动力特性的影响。最后对提篮拱的屈曲稳定性进行了参数影响分析。本文主要进行了以下研究工作:1、总结归纳钢管混凝土吊杆拱桥的合理成桥状态确定方法。对各种方法的适用性进行对比分析。在此基础上提出适合于本桥设计的合理成桥状态确定方法,最终确定了吉延高速公路钢管混凝土拱桥的成桥吊杆张拉力。2、利用桥梁的有限元动力分析方法,分析提篮式钢管混凝土吊杆拱桥的动力特性。针对不同的提篮式拱肋内倾角度和横撑布置形式,进行了桥梁的动力特性影响分析。根据分析结果,确定合理的拱肋内倾角度和横撑布置形式。3、利用有限元屈曲模态分析方法,对提篮式钢管混凝土拱桥的屈曲稳定性进行分析,提出了确定活载临界系数的分析方法。同时进行拱肋内倾角度和横撑布置形式对桥梁稳定性的影响分析。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 研究目的及意义  11-12
  1.2 钢管混凝土拱桥设计方法的研究现状  12-16
    1.2.1 钢管混凝土拱桥发展概况  12-13
    1.2.2 钢管混凝土拱桥合理成桥状态的确定方法  13-15
    1.2.3 钢管混凝土拱桥动力特性分析及稳定性分析方法  15-16
  1.3 吉延高速公路钢管混凝土拱桥设计项目概况  16-17
  1.4 本文的研究内容  17-19
第2章 吊杆拱桥合理成桥状态的确定  19-31
  2.1 引言  19
  2.2 吊杆拱桥合理成桥状态的确定方法  19-23
    2.2.1 最小弯曲能量法  19-21
    2.2.2 刚性支撑连续梁法  21-22
    2.2.3 刚性吊杆法  22-23
  2.3 合理成桥状态确定方法对比  23-29
    2.3.1 最小弯曲能量法确定吊杆张拉力  23-25
    2.3.2 刚性支撑连续梁法确定吊杆张拉力  25
    2.3.3 刚性吊杆法确定吊杆张拉力  25-26
    2.3.4 三种方法确定的成桥吊杆张拉力对比  26-29
  2.4 本章小结  29-31
第3章 提篮式钢管混凝土拱桥动力特性分析  31-43
  3.1 引言  31
  3.2 动力分析的有限元方法  31-34
  3.3 提篮式钢管混凝土拱桥动力特性分析  34-36
  3.4 提篮拱肋倾角对桥动力特性的影响分析  36-39
  3.5 横撑布置形式对桥动力特性的影响分析  39-41
  3.6 本章小结  41-43
第4章 提篮式钢管混凝土拱桥稳定性分析  43-55
  4.1 引言  43
  4.2 拱桥稳定性概述及分析方法  43-45
    4.2.1 拱桥稳定性概述  43-44
    4.2.2 稳定性分析方法  44-45
  4.3 提篮式钢管混凝土拱桥整体稳定性分析  45-51
    4.3.1 恒载工况下拱桥稳定性分析  45-48
    4.3.2 活载临界荷载系数  48-51
  4.4 提篮拱肋内倾角对稳定性的影响  51-53
  4.5 横撑布置形式对稳定性的影响  53-54
  4.6 本章小结  54-55
第5章 结论与展望  55-57
  5.1 结论  55
  5.2 展望  55-57
参考文献  57-61
后记和致谢  61

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 各种桥梁 > 桥梁：按结构分 > 拱式桥
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