朝天门长江大桥静力结构模型设计及稳定性分析

摘要

钢桁架拱桥造型美观，材料用量较省，结构承载能力高，刚度大，在公路桥、铁路桥、公铁两用桥中具有很强的竞争力。但是由于钢桁架拱桥的杆件数量多，研究杆件失稳或刚度变化对桁架拱桥整体稳定的影响显得十分重要。如何合理地处理好施工阶段和运营阶段的稳定问题，是确保该桥梁结构安全运营的关键。
　　 本文以大跨连续钢桁系杆拱桥重庆朝天门长江大桥为工程依托，主要开展以下几个方面的工作：
　　 ①介绍拱桥及拱桥稳定理论发展的历史与现状；
　　 ②阐述结构稳定有限元分析理论，分析结构稳定有限元分析理论的类型及其计算方法；
　　 ③介绍朝天门长江大桥试验模型的设计依据，计算以及模型的简化原则；
　　 ④运用MIDASCivil6.7.1对实验模型进行稳定性计算，通过对模型桥稳定性分析，提出了横向不均匀荷载及横向刚度是影响桥梁稳定性的两个重要因素，进一步研究单根杆件失效对模型桥稳定性能的影响，找出了影响模型桥稳定性的关键杆件，并分析关键杆件刚度变化对模型桥稳定性的影响。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1拱桥的发展概述

1.1.1石拱桥的发展概述

1.1.2钢筋混凝土拱桥的发展概述

1.1.3钢拱桥的发展概述

1.2拱桥稳定理论研究的历史与现状

1.2.1拱结构整体稳定的特点

1.2.2拱桥稳定的研究历史与现状

1.3立题目的意义及研究内容

1.3.1论文立题的工程背景

1.3.2进行静力模型试验研究的意义

1.3.3本文研究的主要内容

第二章结构稳定计算理论简介

2.1两类稳定问题

2.1.1稳定问题的类型

2.1.2平衡稳定性的判定准则

2.1.3稳定问题与强度问题的区别

2.1.4稳定问题的计算方法(平衡法，能量法，动力法，缺陷法)

2.2第一类稳定问题的有限元分析

2.2.1线弹性有限元分析

2.2.2非线弹性有限元分析

2.3第二类稳定问题的有限元分析

2.3.1荷载增量的选取

2.3.2越过极值点

2.4拱桥的面内屈曲

2.5拱桥的侧倾失稳

2.7国内外规范的计算方法

2.8本章小结

第三章朝天门长江大桥试验模型设计

3.1模型概况

3.2模型简化情况

3.2.1主拱桁架部分的简化

3.2.2主拱桁架平联及横联部分的简化

3.2.3桥面系部分的简化

3.2.4系杆的简化

3.2.5吊杆的简化

3.3原型桥与模型桥杆件、节点对比

3.3.1杆件的对比

3.3.2节点的对比

3.4模型制作安装

3.5结构实验相似分析

3.5.1几何相似

3.5.2荷载相似

3.5.3边界条件相似

3.6模型桥设计中的相关计算

3.6.1主桁螺栓

3.6.2吊杆承载力计算

3.6.3杆件截面的整体稳定与局部稳定

3.7本章小结

第四章朝天门大桥试验模型稳定性分析

4.1研究背景

4.2拱桥的两类稳定问题

4.2.1第一类稳定问题

4.2.2第二类稳定问题

4.3有限元模型的建立

4.3.1桥梁结构有限元分析一般步骤

4.3.2 MIDAS Civil 6.7.1程序简介

4.3.3建模所用材料和截面

4.3.4施工阶段信息

4.3.5结构离散

4.4朝天门大桥试验模型整体稳定性的有限元分析

4.5局部杆件失效对桁架拱桥稳定性的影响

4.5.1上，下弦杆对模型桥稳定性的影响

4.5.2竖腹杆对模型桥稳定性的影响

4.5.3斜腹杆对模型桥稳定性的影响

4.6本章小结

第五章结论

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果