体外索平衡水平推力的上承式连拱拱桥研究

摘要

系杆拱桥是上世纪迅速发展起来的一种桥梁结构形式，多以下承式和中承式为主。体外索平衡水平推力的上承式系杆拱桥的出现，丰富了桥梁结构形式，开拓了新的桥梁理念，使上承式拱桥也得到了更广泛的发展。本文即以这种上承式的连拱拱桥为研究对象。 首先，本文回顾拱桥的基本理论，总结了拱桥计算的基本方法和拱桥的基本构造，并针对本文研究对象，重点介绍了目前国内几座应用体外索平衡水平推力的上承式系杆拱桥，给出了桥梁结构的优缺点。 而后几章，分别从拱轴线形、基础刚度、跨径布置、体外索、施工阶段等几方面进行分析和总结。 在拱轴线形的分析中，首先针对常用拱轴线形进行了理论公式的推导，进而对常用拱轴线形在连拱拱桥中的应用进行对比分析，最后根据拱轴线的优化拟合原理，用3次样条曲线对连拱拱桥的拱轴线进行了优化与拟合，证明了拟合曲线的优越性，指出了不足之处。 在基础刚度的分析中，分别从水平刚度、竖向刚度和转动刚度三方面对体外索平衡水平推力的上承式系杆拱桥进行了对比分析，找出了各自在恒载、活载的作用下对于结构的影响大小。 在跨径布置分析中，对比分析了体外索平衡水平推力的上承式系杆拱桥的五种跨径布置形式，推荐了较合理的布置形式。 在体外索影响因素分析中，分析了体外索内力的组成，以及温度、收缩徐变对体外索内力的影响，以及体外索的超张拉、换索等问题。 在施工阶段分析中，重点分析了施工过程中的横向效应对结构的内力影响。 最后，对各种分析结果进行了归纳总结。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1拱桥概述

1.2系杆拱桥结构分类

1.3上承式系杆连拱拱桥的力学特点及构造

1.3.1结构受力特点

1.3.2连拱计算方法简介

1.3.3结构组成及构造

1.3.4结构体系优缺点

1.4发展现状及工程实例简介

1.4.1发展现状

1.4.2工程实例

1.5主要研究内容

第2章拱轴线形分析与优化

2.1拱轴线形概述

2.1.1常用拱轴线形

2.1.2合理拱轴线形

2.2常用拱轴线形比较分析

2.2.1计算比较用模型说明

2.2.2计算比较数据

2.2.3计算比较结果分析

2.3拱轴线形的优化与拟合

2.3.1拱轴线形优化与拟合的基本原理

2.3.2拱轴线形优化与拟合计算算例

2.4本章小结

第3章下部结构分析

3.1下部结构概述

3.1.1拱桥桥墩

3.1.2拱桥桥台

3.2计算分析模型

3.2.1计算模型的共同点

3.2.2计算模型的差异

3.3基础水平刚度分析

3.3.1对恒载内力的影响

3.3.2对活载内力的影响

3.3.3对体外索内力的影响

3.3.4对基础水平位移的影响

3.4基础竖向刚度分析

3.4.1对恒载内力的影响

3.4.2对活载内力的影响

3.4.3对体外索内力的影响

3.4.4对基础竖向位移的影响

3.4.5沉降分析

3.5基础转动刚度分析

3.5.1对恒载内力的影响

3.5.2对活载内力的影响

3.5.3对体外索内力的影响

3.5.4对基础转动位移的影响

3.6本章小结

第4章跨径布置分析

4.1前言

4.2计算比较用模型

4.2.1计算模型的共同点

4.2.2计算模型的差异

4.3边跨跨径布置分析

4.3.1恒载内力分析

4.3.2活载内力分析

4.4次中跨跨径布置分析

4.4.1恒载内力分析

4.4.2活载内力分析

4.5中跨跨径布置分析

4.5.1恒载内力分析

4.5.2活载内力分析

4.6体外索内力、压重重量、全桥弯曲能量分析

4.6.1体外索张拉力分析

4.6.2边跨压重重量分析

4.6.3全桥弯曲能量分析

4.7本章小结

第5章体外索影响因素分析

5.1前言

5.2计算比较用模型

5.3体外索内力组成因素分析

5.3.1体外索内力计算说明

5.3.2体外索内力计算分析

5.4体外索张拉力影响分析

5.4.1体外索张拉力的影响

5.4.2最佳超张拉量计算

5.5体外索温度影响分析

5.5.1超长体外索的温度效应理论分析

5.5.2超长体外索的计算验证

5.6体外索受混凝土收缩徐变影响分析

5.7体外索换索问题分析

5.7.1换索问题综述

5.7.2体外索换索实例分析

5.8本章小结

第6章施工阶段横向效应分析

6.1前言

6.2计算概述

6.2.1计算方法及比对模型说明

6.2.2施工阶段计算概况

6.3支撑反力比较

6.3.1 P2墩支撑反力

6.3.2 P3墩支撑反力

6.3.3 P4墩支撑反力

6.3.4 P5墩支撑反力

6.3.5反力分析

6.4施工阶段混凝土拱肋应力比较与分析

6.4.1合并拱肋模型与平面模型的分析比较

6.4.2合并拱肋模型与分拱肋模型的分析比较

6.4.3考虑施工温度模型的分析比较

6.4.4混凝土横梁横向收缩徐变的分析比较

6.4.5本节综合分析

6.5混凝土拱肋组合应力比较与分析

6.5.1平面模型与空间模型拱肋组合应力比较与分析

6.5.2空间模型组合应力比较与分析

6.6本章小结

第7章结论与展望

7.1本文的主要内容与结论

7.2进一步研究的建议

致谢

参考文献

附录A 3次样条曲线拟合函数

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果