无风撑下承式拱桥的稳定性及吊杆安全性研究

摘要

随着现代高强材料和施工技术的发展，桥梁结构正朝着大跨、轻柔的方向发展，而拱桥以其独特的优势使其生机盎然。 拱桥越往大跨发展，它的稳定问题就越显得突出。跨径与宽度之比较小时，稳定问题主要是拱圈的面内稳定。随着拱桥的发展，跨径与宽度之比与不断增大，拱桥的稳定问题由面内转向了面外。而对于设计来说，就需要有一种简单易行，且又足够准确的稳定计算方法。尤其是对于倾斜的拱桥来说，这一问题显得更加突出。同时，对于施工来说，施工误差对于拱桥的稳定性有多大的影响一直是一个需要解决的问题。本文在这两个方面都做了相关工作。 本文第二章详细介绍了各种拱轴线在面内稳定的计算方法。对于圆弧拱来说是非常简单的，而对于其它形式的拱采用近似方法，也是可行的。有关文献已说明对于矢跨比较小时，用圆弧拱代替计算，其精度是可以接受的。同时，对于面外稳定来说，本文介绍了常用的三种拱轴线的计算方法，它可以分别计算是否考虑了桥面刚度对拱产生了一个非保向力的影响。对比计算表明，桥面刚度对拱的稳定性有很大提高。由于施工的原因，可能使拱圈位置与设计位置有一定的相差，有时还比较大。对于中、下承式拱格来说，侧向的偏位对于面外稳定到底有多大的影响，一直没有文献对些进行明确回答。本文第三章对于抛物线型无风撑下承式拱桥在有不同的初始偏位下其相对应的稳定性进行研究分析，推导出一套公式可以明显地表达它们之间关系。计算表明，这种侧向偏位对它的侧向稳定性有很大折减。 吊杆是中、下承式拱桥一种必备的构件。拱桥蓬勃发展，而吊杆的研究却未跟上步伐，直到因吊杆失事后才得以正视。目前，短吊杆仍有一系列的问题值得去研究。例如，简单地对其力的测量方法以及吊杆的腐蚀、疲劳等。本文对于这些问题都作了分析和阐述。推导了一个简单适用的测力公式，分析了吊杆的腐蚀、疲劳机理，并对些提出了改进方法。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1拱桥的发展

1.1.1国外拱桥的发展

1.1.2我国拱桥的发展

1.2拱桥的稳定分析概述

1.2.1拱桥的稳定简述

1.2.2拱桥稳定理论研究的历史与现状

1.3拱桥短吊杆问题概述

1.4本文的主要内容

第2章拱肋弹性稳定实用计算

2.1拱平面内稳定计算

2.1.1变形几何关系

2.1.2微元平衡条件

2.1.3任意轴线拱的面内稳定

2.2拱平面外稳定计算

2.2.1圆弧拱在保向力荷载作用下的平面外稳定计算

2.2.2圆弧拱在非保向力荷载作用下的平面外稳定计算

2.2.3抛物线拱在保向力荷载作用下的平面外稳定计算

2.2.4抛物线拱在非保向力荷载作用下的平面外稳定计算

2.2.5悬链线拱在保向力荷载作用下的平面外稳定计算

2.2.6悬链线拱在非保向力荷载作用下的平面外稳定计算

第3章拱轴线侧向偏位对稳定的影响

3.1抛物线拱肋有初始侧移时在吊杆保向力作用下的横向稳定性

3.1.1基本假定

3.1.2拱轴坐标

3.1.3变形协调关系

3.1.4能量关系

3.1.5位移函数及边界条件

3.1.6荷载位移关系表达式

3.2抛物线拱肋有初始侧移时在吊杆非保向力作用下的横向稳定性

3.2.1基本假定

3.2.2能量关系

3.2.3荷载位移关系表达式

3.3参数分析

3.4公式计算与数值计算的比较

3.5本章小结

第4章吊杆安全性分析

4.1吊杆的构造

4.1.1拉索

4.1.2锚具

4.1.3防护

4.2吊杆横向振动分析与力的测量

4.2.1固端刚性吊杆横向振动的能量分析法

4.2.2铰接吊杆振动分析

4.2.3钢弦的振动分析

4.2.4误差分析

4.2.5计算实例

4.3吊杆竖向振动分析

4.4吊杆受力分析

4.4.1强梁弱拱体系

4.4.2强拱弱梁体系

4.4.3桥面温度变化对吊杆受力的影响

4.5吊杆的腐蚀分析

4.5.1氧化作用

4.5.2水溶液腐蚀

4.5.3应力腐蚀和腐蚀疲劳

4.5.4影响腐蚀疲劳的因素

4.5.5吊杆的防腐蚀保护

4.6吊杆的疲劳分析

4.6.1疲劳裂纹的形成及扩展

4.6.2疲劳破坏的失效分析

4.6.3疲劳损伤累积

4.6.4影响吊杆疲劳强度的因素

4.6.5降低吊杆疲劳效应的方法

4.7吊杆的破断分析

4.7.1裂纹的三种形式

4.7.2吊杆破断的裂力学分析

4.8本章小结

结论

参考文献

致谢

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