两种不同推力结构的系杆拱桥静力性能对比分析

摘要

根据拱肋、系杆(梁)和桥墩的联结方式的不同,系杆拱桥可以分为拱梁组合桥和刚架系杆拱桥两种。拱梁组合桥的上部结构简支在墩台上,属于无推力结构,而刚架系杆拱桥的拱、墩固结,系杆抗拉刚度较小,主要承受恒载作用下拱脚水平推力,活载作用下拱脚的水平推力主要由桥墩和拱肋自身承受,考虑系杆变形后它是有推力的结构。二者解决拱脚水平推力的方法不尽相同,鉴于两种桥型在我国现代化建设中的广泛应用,所以对此两种系杆拱桥的相关研究显得十分迫切和必要。
　　本文以大钱港大桥为工程背景,对上述两种不同结构的系杆拱桥的静力性能分析和相关参数进行研究,主要包括:
　　(1)论述了无推力拱梁组合桥与刚架系杆拱桥的结构受力特点,对比分析两者的受力机理及结构性能,对两种系杆拱桥的拱脚水平推力进行了简化计算。
　　(2)通过实例建模,就上述两种不同推力结构的系杆拱桥的静力性能进行对比分析,主要包括恒载作用和活载作用下二者的静力性能对比分析,鉴于刚架系杆拱桥外部超静定的结构特征,又对刚架系杆拱桥在附加荷载(主要包括结构整体温差和支座侧移)作用下的静力行为进行了详细的理论分析和总结。
　　(3)以大钱港大桥(刚性系杆刚性拱)模型为例,系梁刚度不变,拱梁刚度比的取值在保持其他条件不变的情况下从1/10变化到10/1,总共建立了11个子模型。分别对比分析了不同拱梁刚度比情况下结构的内力变化,找出了刚度比变化下结构受力的变化规律。
　　得到了如下结论:
　　(1)恒载作用下,刚架系杆拱桥与无推力拱梁组合桥相比,二者的结构受力状态基本相似,都属于无推力拱式体系,仅仅前者在数值上会有所减小而已,这是由刚架系杆拱桥减少了系梁自重引起的。
　　(2)活载作用下,二者拱肋轴力相差不大,弯矩差异明显,主要表现在:无推力拱梁组合桥的支点竖向反力较刚架系杆拱桥稍大,且拱脚完全不产生水平推力,上部结构对基础也几乎不产生弯矩;刚架系杆拱桥拱脚产生弯矩且弯矩较大,拱肋最大弯矩大于无推力拱梁组合桥的拱肋最大肋弯矩。
　　(3)附加荷载作用下无推力拱梁组合桥内力无变化;而附加荷载作用下对于超静定的刚架系杆拱桥,由于其在水平方向的伸缩受到约束,因此体系升降温以及墩台侧移引起的结构弯矩较大,甚至接近了恒活载引起的结构的弯矩,分析时需要仔细考虑。
　　(4)对于无推力拱梁组合桥中的拱、梁共同承担弯矩的刚性系杆刚性拱,当拱梁刚度比?在1/2左右取值时,拱肋弯矩大大减小,更适合拱肋受压、系梁受拉的无推力拱梁组合桥结构受力特点,且当?=1/2时,系梁跨中挠度值也相对合理,结构整体刚度较好。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 系杆拱桥的特点

1.3 系杆拱桥的发展与分类

1.4 本文的研究目的与研究内容

第二章 两种不同推力结构系杆拱桥有限元分析及简化计算

2.1 引言

2.2工程背景

2.3 桥梁结构有限元分析模拟

2.4 系杆拱桥拱脚水平推力计算

2.5本章小结

第三章 两种不同推力结构系杆拱桥的静力性能对比分析

3.1引言

3.2恒载受力对比分析

3.3活载受力对比分析

3.4刚架系杆拱桥在整体温差与墩台侧移作用下受力分析

3.5本章小结

第四章 无推力拱梁组合桥拱梁刚度比对结构静力行为影响研究

4.1 引言

4.2 拱肋内力随拱梁刚度比的变化规律

4.3 系梁内力随拱梁刚度比的变化规律

4.4 跨中挠度随拱梁刚度比的变化规律

4.5 本节总结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

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