温福铁路昆阳特大桥静力及稳定性分析

摘要

本文以正在建造的昆阳特大桥为工程背景，应用有限元理论建立了该桥的计算模型，进行了主要施工阶段的静力分析、受力复杂的梁拱结合部空间应力分析和主要设计参数对成桥阶段内力及稳定性的影响分析，揭示了铁路大跨度连续梁拱组合桥的受力及稳定性特点。主要进行了以下几个方面的工作： 1.运用MIDAS软件对昆阳特大桥整个施工过程中的结构内力、应力和变形进行了模拟计算，并将理论计算值与施工控制过程中的实测值进行了对比分析。结果证明采用先梁后拱，主梁为挂篮悬臂对称施工，各个施工阶段主梁及拱肋截面的应力均满足规范要求，施工方法比较合理。 2.根据圣维南原理，采用平面杆系结构分析和三维实体结构分析相结合的方法，运用ANSYS对受力复杂的梁拱结合部采用实体单元进行了空间应力分析。对于受力复杂的梁拱结合部，除应力集中区域外，该部位的应力均处于较合理的范围，本桥设计所采用的拱座外形及局部构造总体上是一种受力比较适宜的方案，能确保该桥拱座受力与传力的功能。 3.在连续梁拱组合桥的设计参数中，拱轴线线型、矢跨比和刚度比对结构内力的影响最为显著。通过改变桥梁的设计参数(拱轴线形式、矢跨比及刚度比)，比较了不同设计参数对梁拱组合结构内力分布的影响，并得出合理的取值范围，为设计人员选取结构参数提供参考。 4.探讨了横撑及拱肋布置形式等因素对该桥型稳定性的影响。结果表明：拱肋横撑布置形式和数量对连续梁拱组合桥稳定性有较大影响，吊杆非保向力能提高整体稳定性大约10％，拱肋内倾角变化对该类桥型的稳定型影响不明显。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1梁拱组合式体系桥梁的产生

1.2连续梁拱组合式桥的受力特点

1.3梁拱组合式体系桥梁的优点

1.4梁拱组合桥的发展现状

1.5梁拱组合桥设计施工中存在的问题

1.6本文的主要工作和研究内容

第2章有限元基本理论及有限元模型建立

2.1有限元计算基本理论

2.1.1平面杆系有限元计算理论

2.1.2空间有限元计算理论

2.2有限元分析的一般步骤

2.3工程背景

2.3.1结构体系受力特点

2.3.2施工方案

2.3.3材料参数

2.3.4荷载参数

2.4平面杆系有限元模型

2.4本章小结

第3章施工过程静力分析

3.1施工过程模拟方法

3.2施工阶段划分

3.3施工过程计算结果及分析

3.3.1主梁施工预拱度

3.3.2主梁内力

3.3.3拱肋内力

3.4施工过程实测结果及分析

3.4.1主要测试内容

3.4.2主要测试成果

3.5本章小结

第4章 梁拱结合部局部应力分析

4.1梁拱结合部空间有限元应力分析

4.2有限元计算模型

4.3计算结果及分析

4.3.1概念、单位及符号说明

4.3.2计算结果与分析

4.4本章小结

第5章梁拱组合体系桥设计参数分析

5.1梁拱组合体系桥拱轴线形状分析

5.1.1拱轴线形式

5.1.2计算结果及分析

5.2梁拱组合体系桥矢跨比分析

5.2.1概述

5.2.2计算结果及分析

5.3连续梁拱组合体系桥刚度比分析

5.3.1概述

5.3.2结构体系刚度研究

5.3.3计算结果及分析

5.4竖向均布荷载作用下吊杆、拱、梁受力比值分析

5.4.1吊杆受力比值

5.4.2梁、拱截面受力比值

5.5本章小结

第6章稳定性分析

6.1概述

6.2拱结构的两类稳定问题

6.2.1第一类稳定问题(屈曲问题)

6.2.2第二类稳定问题(极值问题)

6.3拱的侧倾稳定有限元法

6.3.1第一类稳定分析有限元原理

6.3.2第二类稳定问题

6.4连续梁拱组合体系桥梁的计算模型

6.5分析内容及结果

6.6本章小结

第7章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢