软土地质条件下小跨径三心圆拱轴线研究与检测

摘要

拱桥是一种具有优久历史和曲线美的桥梁，传统拱桥为有推力结构，跨径越大推力也就越大，对于存在局部软弱地基土层的景区或工业园区内的小跨径桥梁，由于拱脚处推力的存在，一定限度地限制或减小了拱桥的竞争优势，展示不了拱桥的曲线美，若是需要选用拱桥作为结构跨越形式，而又要尽量减小拱脚处的水平推力，降低上部结构对基础变形的要求。文章利用有限元分析软件，通过对拱轴线的优化，将三心圆拱轴线桥作为小跨径拱桥方案并整体考虑桩与拱上结构共同作用来实施，对于小跨径拱桥在局部特殊地基条件下的应用有很大的必要性和可行性以及重要意义。本文主要内容包括:
　　1.提出了三心圆弧拱轴线方程，并且对中拱圆心角、矢跨比以及中拱半径进行参数化分析，对比了不同设计参数下结构的静力特性，得到了不同矢跨比下中拱圆心角的合理取值范围，通过对比结构的稳定系数得出了合理的矢跨比设计值。
　　2.分析了考虑桩土共同作用和不考虑桩土共同作用两种建模方法对结构计算结构的影响，为该类似桥梁的有限元分析提供了建模建议。
　　3.应用有限元通用软件ANSYS对三心圆弧拱进行设计参数优化分析，以矢高和中拱圆心角为设计变量，采用三种不同优化目标函数进行优化分析并对比其结果，得出了不同优化目的对应的优化解，为三心圆弧拱的设计提供理论指导。
　　4.经过成桥后对桥梁的检测，明确桥梁实际工作状况，通过检测，测定桥梁实际效应与设计结论的吻合程度，为桥梁后期运营养护提供相应的技术依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 项目背景及意义

1．2 拱桥体系的发展概述

1．3 圆弧拱桥研究现状

1．4 拱轴线研究现状

1．5 本文研究的主要内容

2．1 概述

2．2 三心圆弧拱拱轴线组成

2．3 三心圆弧拱主拱圈静力分析

2．4 三心圆弧拱主拱圈稳定性分析

2．5 拱轴线偏差对结构的影响

2．6 小结

第三章 三心圆弧拱桥工程应用研究

3．1 工程背景

3．2 两种建模方法比较

3．3 小结

4．1 概述

4．2 拱轴线优化算法

4．3 优化设计流程

4．4 优化设计分析

4．5 小结

5．1 概述

5．2 拱桥检测的内容和意义

5．3 三心圆弧拱桥常见病害

5．4 拱桥检测与评估方法

5．5 三心圆弧拱检测评定实例

5．6 小结

6．1 主要结论

6．2 工作展望

致谢

参考文献