多跨悬链线空腹式拱桥有限元模型研究

摘要

石拱桥是历史发展的产物，它由于造型美观、取材方便、修建简便、经久耐用等特点，在古代乃至近现代拱桥家族中占有重要地位。 空腹式拱桥是指主拱圈和主梁之间用立柱支撑，在主拱圈以上设有腹拱的拱桥。其优点是较实腹式拱桥轻巧，节省材料，外形美观，而且能减少山洪或河水对桥身的冲击力，目前已在技术上、造型上达到了很高的水平。至今，我国已建或在建的空腹式拱桥实例仍然很多。 随着现代科学技术的发展，人们正在不断建造更大规模、更大跨度的桥梁。这一切都要求工程师在设计阶段就能够精确地预测出桥梁结构的力学性能，需要对结构的静、动力特性进行分析计算。近年来，在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析方法，为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。 本文以某多跨悬链线空腹式拱桥为对象，以大型有限元分析软件ANSYS为平台，建立与之相应的四种有限元结构分析模型，研究它们在相同的材料、几何尺寸以及工作状况下，基础刚性、连拱效应、拱上建筑联合作用等对其力学行为的不同影响，并得出有益的结论。本文的研究对该类桥梁的结构分析、旧桥加固和新桥设计具有一定的理论和实际意义。

目录

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第一章绪论

1.1石拱桥概述

1.1.1中国石拱桥简史

1.1.2日本西方国家石拱桥

1.2桥梁结构的有限元分析

1.3有限元方法的优越性

1.4本文的研究内容及意义

第二章石拱桥构造及受力特点

2.1石拱桥的构造

2.1.1拱圈

2.1.2拱上构造

2.1.3墩台

2.2石拱桥的受力特点

2.3拱桥轴线的选择

2.4拱桥轴线的确定

2.4.1.实腹式悬链线拱

2.4.2空腹式悬链线拱

2.5本章小结

第三章石拱桥计算理论和研究现状

3.1拱桥分析基本理论

3.1.1拱的线性基本理论

3.1.2拱的非线性基本理论

3.2石拱桥研究现状及其重要性

3.2.1理论研究概况

3.2.2石拱桥设计方法研究

3.2.3石拱桥试验研究

3.2.4新的设计理论与方法

3.3有限元基本原理

3.3.1有限元法的特点

3.3.2有限元基本原理

3.4本章小结

第四章石拱桥有限元模型研究

4.1工程背景

4.2 ANSYS软件介绍

4.2.1 ANSYS软件的发展历史

4.2.2 ANSYS软件的组成与特点

4.2.3 ANSYS软件的分析功能

4.3拱桥分析的常用单元

4.4有限元模型的建立

4.4.1有限元模型的建立

4.4.2计算参数

4.5本文研究内容

4.5.1支座处弹性因素的影响

4.5.2拱上建筑的联合作用分析

4.5.3连拱效应影响

4.6本章小结

第五章计算结果分析

5.1计算结果分析

5.1.1基本模型受力

5.1.2支座弹性影响结果对比

5.1.3拱上建筑联合作用影响结果对比

5.1.4连拱效应影响结果对比

5.2结论及展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果