特大跨度混凝土拱桥静力抗风性能研究

摘要

混凝土拱桥受到施工技术的限制，最大跨度一直徘徊在400多米。近些年来，日本、欧洲以及中国，相继开展了600m级特大跨钢筋混凝土拱桥的试设计研究，以期这一传统桥型能够得到进一步发展。
　　对于常规跨度的混凝土拱桥，其抗风性能良好，但对于600m级的特大跨度拱桥，抗风问题很少开展过研究。为此，本文根据桥梁静风稳定理论，针对600m钢筋混凝土拱桥静风稳定性能问题，开展了以下研究工作:
　　①应用流体力学计算软件FLUENT，开展600m跨混凝土拱桥主拱圈截面、立柱截面和主梁截面的三分力系数计算。
　　②针对600m跨钢筋混凝土拱桥的试设计方案，运用大型通用有限元软件ANSYS建立计算模型，分析拱桥随风速增加的静风失稳全过程情况。研究主拱、立柱和桥道梁在全过程中的位移变化和应力变化规律，通过对比分析，探讨拱桥在静风荷载下的失稳机理。
　　③研究风荷载初始风攻角对混凝土拱桥临界风速的影响;通过改变三分力系数中三个分量的大小，研究表明，阻力系数是影响特大跨度混凝土拱桥静风稳定的主要因素;按照《公路桥涵抗风设计规范》中给出的线性方法，计算了拱桥的静风临界风速，对比非线性方法的计算结果，采用非线性分析得到的结果更符合实际。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢筋混凝土拱桥发展概况

1．1．1 国内钢筋混凝土拱桥发展概况

1．1．2 国外钢筋混凝土拱桥发展概况

1．2 桥梁抗风研究现状

1．3 大跨径拱桥抗风研究现状

1．4 空气静力稳定性理论发展回顾和现状

1．5 本文主要研究内容

第二章 600m跨钢筋混凝土拱桥构造设计

2．1 国内外超大跨度混凝土拱桥方案概述

2．1．1 法国米勒高架桥602m混凝土拱桥方案

2．1．2 日本600m混凝土拱桥的试设计

2．1．3 中国沪昆客运专线北盘江特大桥设计方案

2．1．4 克罗地亚特大跨度混凝土拱桥的试设计

2．2 600m钢筋混凝土拱桥试设计概述

2．2．1 主拱圈的构造设计

2．5．2 主拱圈截面构造设计

2．5．3 拱上建筑构造设

2．6 桥梁结构的有限元模型

2．7 恒载验算

2．8 稳定性验算

2．9 主拱圈动力特性计算

2．10 本章小结

第三章 600m跨钢筋混凝土拱桥三分力系数的计算

3．1 三分力系数的基本概念

3．2 三分力系数的确定方法

3．3 流体计算软件Fluent计算原理

3．4 600m跨混凝土拱桥主拱圈三分力系数计算

3．4．1 计算方法和精度的验证

3．5 三分力系数的计算

3．5．1 确定几何计算模型

3．5．2 设定边界条件及计算参数

3．5．3 流场数值模拟的计算结果

3．5．4 主拱圈拱顶截面的计算结果

3．5．5 拱上立柱截面的计算结果

3．5．6 主梁截面的计算结果

3．6 本章小结

第四章 600m跨钢筋混凝土拱桥静风稳定分析

4．1 静风稳定计算方法

4．1．1 线性静风失稳计算方法

4．1．2 三维静风失稳

4．1．3 非线性静风稳定性全过程分析

4．2 静风荷载加载全过程分析

4．2．1 主拱圈变形随风速变化的全过程

4．2．1 主梁变形随风速变化的全过程

4．2．2 应力随风速变化的全过程

4．2．3 静风失稳风速时结构分析

4．2．4 静风失稳全过程行为分析与描述

4．3 初始风攻角对静风稳定性的影响

4．3．1 不同风攻角下临界静风失稳风速

4．4 三分力系数的影响

4．4．1 升力矩系数的影响

4．4．2 阻力系数的影响

4．4．3 升力系数的影响

4．5 非线性影响

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文得到的主要结论

5．2 今后工作的展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果