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考虑缺陷病害的石拱桥分析方法研究

作　者: 韦轶
导　师: 周志祥
学　校: 重庆交通大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 石砌拱桥体软化面损失名义弹模E 分析方法
分类号: U445.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文依托导师承担的国家973计划项目子课题，对计入缺陷病害影响的石拱桥分析方法开展了探索研究，主要工作和结论如下：（1）分析了石砌体缺陷病害的力学特征，提出将其划分为石砌体局部力学性能退化的“体软化”和影响结构传力的局部“面损失”两大类，探讨了在有限元分析中的模拟方法。（2）借助有限元模拟分析，研究了局部“体软化”对石砌结构行为的影响，分析了“体软化”影响范围，提出体软化影响因子的概念和相应计算公式，据此建立了体软化内的应力及其影响区域内的应力均值计算公式；依据体软化及其影响区域内的应变关系，提出了体软化及其影响区域内的名义弹模E概念及其计算公式。（3）依据对模型数据的分析，讨论了“面损失”对石砌体的影响，提出面损失边缘处的峰值应力值计算公式，依据影响区域内力学平衡原理及数值分析，提出了面损失影响区域内的应力均值计算公式。（4）在石拱桥算例的分析模型中计入局部“体软化”及局部“面损失”病害，分析了不同病害程度下主拱圈的受力状态，发现体软化和面损失病害的存在使主拱结构相应影响区域发生明显应力重分布，导致主拱结构的实际轴线发生畸变，是石拱桥趋于失效的重要原因。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 石拱桥的特点  7-9
  1.2 研究的目的和意义  9-10
  1.3 本文主要研究工作  10-12
第二章石拱桥既有病害缺陷的分类与模拟  12-32
  2.1 石拱桥中的常见缺陷、病害及其特点  12-24
    2.1.1 石料风化腐蚀  12-15
    2.1.2 劣质石料  15-16
    2.1.3 砌筑质量差  16-17
    2.1.4 砌缝砂浆脱落  17-23
    2.1.5 石砌体开裂  23-24
  2.2 既有缺陷、病害的近似归类  24-25
    2.2.1 缺陷、病害之间的共通点  25
    2.2.2 缺陷、病害的归类  25
  2.3 既有缺陷、病害的归类模拟  25-31
    2.3.1 缺陷模拟的常用方法  26
    2.3.2 砌体局部材料力学性能退化的模拟  26-30
    2.3.3 对影响结构传力几何面损失的模拟  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章石砌体局部性能退化对结构的影响分析  32-66
  3.1 石砌结构模型建立  32-34
  3.2 石砌结构的简化模型  34-37
    3.2.1 模型的简化  34-35
    3.2.2 材料参数的选取  35-36
    3.2.3 施加荷载  36-37
  3.3 含局部体软化石砌结构的模拟分析  37-40
    3.3.1 材料参数的选取  37-38
    3.3.2 简化处理  38
    3.3.3 局部体软化石砌结构模型  38-40
  3.4 局部体软化程度的影响分析  40-50
    3.4.1 体软化为厚度的25%  40-43
    3.4.2 体软化为厚度的50%  43-47
    3.4.3 体软化为厚度的100%  47-50
  3.5 局部体软化对石砌结构的影响  50-65
    3.5.1 体软化的影响特点  50-51
    3.5.2 体软化的影响范围  51-54
    3.5.3 体软化引起的应力重分布  54-59
    3.5.4 体软化的影响因子  59-61
    3.5.5 体软化影响区域内的名义弹模  61-65
  3.6 本章小结  65-66
第四章局部承力面损失对石砌结构的影响分析  66-91
  4.1 完整石砌结构模型建立  66
  4.2 局部承力面损失的模拟  66-71
    4.2.1 简化处理  66
    4.2.2 不同程度的承力面损失  66-71
  4.3 含面损失的石砌结构有限元模型计算  71-80
    4.3.1 双侧面损失的模型计算  71-75
    4.3.2 单侧面损失的模型计算  75-80
  4.4 面损失对石砌结构的影响  80-90
    4.4.1 面损失的影响特点  80-81
    4.4.2 面损失影响因子  81-90
  4.5 本章小结  90-91
第五章计入病害的石拱桥分析方法算例  91-105
  5.1 石砌拱桥模型建立  91-94
    5.1.1 无病害主拱圈模型的建立  91-92
    5.1.2 施加恒载  92
    5.1.3 施加活载  92-93
    5.1.4 计算结果  93-94
  5.2 含有体软化病害的石砌拱桥模拟计算  94-102
    5.2.1 含有体软化的拱桥模型建立  94
    5.2.2 体软化相应材料参数的确定  94-95
    5.2.3 应力应变关系的确定  95-97
    5.2.4 含有“体软化”病害拱桥模型的计算结果：  97-102
  5.3 含有面损失病害的石砌拱桥模型计算  102-103
    5.3.1 含有面损失的拱桥模型建立  102
    5.3.2 含有“面损失”病害拱桥模型的计算结果：  102-103
  5.4 本章小结  103-105
第六章结论与展望  105-107
  6.1 结论  105-106
  6.2 问题与建议  106-107
致谢  107-108
参考文献  108-110
在学期间发表的论著及取得的科研成果  110

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