斜吊杆布置对中承式钢管混凝土拱桥力学性能的影响

摘要

近几十年来，由于钢管混凝土拱桥因为跨越能力强、外形美观、施工便捷等优势，已经被大量的推广运用。然而，在这些钢管混凝土拱桥中斜吊杆的运用却极少。斜吊杆相比于直吊杆布置，可以使拱桥拱具有梁弯矩及挠度变小、整体刚度大、经济美观等优点。斜吊杆布置拱桥，在国外已经得到了广泛应用，但是国内尚未见使用。本文以某一钢管混凝土拱桥为背景工程，以研究在不同斜吊杆布置形式下拱桥结构内力和挠度的变化及结构的稳定性及动力特性。
　　关于钢管混凝土拱桥的发展情况、拱桥吊杆的布置形式的相关研究状况，本文进行了简单的介绍。接着介绍了拱桥的计算理论，包括稳定及动力方面的理论。然后结合具体工程实例，借助桥梁专业有限元软件迈达斯对结构进行模拟，就不同的吊杆布置形式，在线弹性范围内，研究吊杆的布置形式对结构受力的影响。研究表明，相对于直吊杆布置，斜吊布置可以使拱肋弯矩重新分配，正因为这种重新分配，可以使结构受力更加均匀，从而会位移明显的减小。
　　接着，运用线弹性稳定分析法，研究了吊杆布置形式、吊杆刚度及吊杆失效对结构稳定的影响，研究表明，以上几种因素中，吊杆刚度对结构的影响较为明显。同时研究了不同吊杆布置形式对结构动力特性的影响，斜吊杆布置能明显提高拱结构的面内振动的自振频率，而对于面外振动的自振频率影响较小。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 钢管混凝土拱桥的发展概述

1.2 钢管混凝土拱桥的特点

1.3 拱桥吊杆的布置形式[13]

1.4 斜吊杆拱桥运用综述

1.5 本文研究的内容及意义

第二章 钢管混凝土拱桥的计算理论

2.1 钢管混凝土的本构关系

2.2 拱桥稳定的计算理论

2.3 稳定问题的有限元解法

2.4 拱桥动力特性的计算理论

2.5 本章小结

第三章 吊杆对中承式钢管混凝土拱桥的静力影响

3.1 工程背景简介

3.2 有限元模型的建立

3.3 最不利工况的选择

3.4 等间距吊杆布置

3.5 平行吊杆布置

3.6 其他斜吊杆布置情况

3.7 几种吊杆布置形式的比较

3.8 本章小结

第四章 吊杆对中承式钢管混凝土拱桥的稳定及动力影响

4.1 稳定分析

4.2 动力特性分析

4.3 本章小结

第五章 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢