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大跨度钢桁架拱桥关键问题研究

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1 绪论

1.1选题背景

1.2大跨度钢桁拱桥的发展历史

1.2.1国外大跨度钢拱桥的发展历史

1.2.2国内大跨度钢拱桥的发展历史

1.3大跨度钢桁架拱桥的结构形式和受力特点

1.3.1大跨度钢桁架拱桥的主要结构形式

1.3.2大跨度钢桁架拱桥的结构组成

1.3.3大跨度钢桁架拱桥结构体系的特点

1.4大跨度钢桁架拱桥设计理论

1.5本文的主要研究内容

参考文献

2大跨度钢桁架拱桥的总体设计及关键性能研究

2.1大跨度钢桁架拱桥的总体设计

2.1.1拱肋桁架布置形式的探讨

2.1.2钢桁架拱桥的拱轴线

2.1.3钢桁架拱桥的矢跨比

2.1.4钢桁架拱桥拱顶与拱脚高度选择

2.1.5钢桁架拱桥不同边界条件的影响

2.1.6钢桁架拱桥中杆件截面的选择

2.1.7钢桁架拱桥的截面面积优化

2.2钢桁架拱桥的关键构造

2.3钢桁架拱桥节点刚性次应力研究

2.3.1桁架次应力的研究综述与规范规定

2.3.2大跨度钢桁架拱桥中的次应力影响

2.3.3大跨度钢桁架拱桥中的节点刚性域影响

2.3.4大跨度钢桁架拱桥节点区域的缩尺设计初探

2.4本章小结

参考文献

3大跨度钢桁架拱桥的施工技术研究

3.1钢桁架拱桥的施工架设方法

3.2钢桁架拱桥的拼装吊机选择

3.3朝天门大桥的施工过程及其要点

3.3.1朝天门大桥的施工过程

3.3.2朝天门大桥施工中的关键问题及控制措施

3.4朝天门大桥的施工计算

3.4.1朝天门大桥施工计算的难点

3.4.2朝天门大桥施工计算的方法

3.4.3朝天门大桥的施工计算算例

3.5本章小结

参考文献

4箱形截面钢压杆的稳定设计和极限承载力分析

4.1钢压杆稳定极限承载力的研究综述

4.1.1钢压杆稳定研究历史的简要回顾

4.1.2钢压杆极限承载力的计算方法

4.1.3钢压杆极限承载力的非线性影响因素

4.1.4钢压杆稳定设计的规范比较

4.1.5小结

4.2薄壳的非线性有限元分析

4.2.1引言

4.2.2矩形薄壳单元非线性方程的建立及求解

4.2.3残余应力及初始几何缺陷的处理

4.2.4考题

4.2.5小结

4.3箱形截面钢压杆稳定极限承载力分析

4.3.1无加劲肋箱形截面钢压杆稳定极限承载力分析

4.3.2有加劲肋箱形截面钢压杆稳定极限承载力分析

4.3.3小结

4.4本章小结

参考文献

5大跨度钢桁架拱桥的极限承载力分析和破坏机理研究

5.1引言

5.1.1钢筋混凝土拱桥极限承载力研究

5.1.2钢管混凝土拱桥极限承载力研究

5.1.3钢箱肋拱桥极限承载力研究

5.1.4小结

5.2极限承载力分析理论

5.2.1拱桥稳定的理论基础

5.2.2非线性计算的有限元实现

5.3大宁河大桥成桥状态下非线性影响分析和极限承载力研究

5.3.1大宁河大桥结构计算模型

5.3.2大宁河大桥非线性因素对内力和变形的影响

5.3.3大宁河大桥极限承载力分析

5.3.4大宁河大桥破坏路径和破坏机理

5.4朝天门大桥成桥状态下非线性影响分析和极限承载力研究

5.4.1朝天门大桥结构计算模型

5.4.2朝天门大桥非线性因素对内力和变形的影响

5.4.3朝天门大桥极限承载力分析

5.4.4朝天门大桥破坏路径和破坏机理

5.5本章小结

参考文献

6大跨度钢桁架拱桥的极限承载力参数研究

6.1引言

6.2钢桁架拱桥成桥状态下极限承载力参数研究

6.2.1边界条件的影响

6.2.2初始几何缺陷对承载力的影响

6.2.3荷载要素对承载力的影响

6.2.4结构设计参数对承载力的影响

6.3本章小结

参考文献

7结论与展望

7.1本文主要结论和建议

7.2展望

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果

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摘要

本文是在高等学校博士学科点专项科研基金项目“桥梁空间分析设计理论基础研究” (编号20050247029)资助下进行的,所做的主要工作有: (1)在查阅大量国内外文献的基础上,对钢桁架拱桥的发展历史做了系统的回顾和总结,并概括了钢桁架拱桥的结构形式及力学特点。 (2)对钢桁架拱桥总体设计中的拱肋桁架的布置形式、拱轴线的选取、矢跨比、拱顶和拱脚高度的选择、不同的边界条件、杆件截面形式的选取、杆件截面面积的初步确定等七个方面进行了分析探讨;并对桁架节点的选择做了详细的比对;同时通过对桁架桥中的特殊力学问题~节点刚性引起的二次应力的研究,在节点构造方面提出建议。 (3)综合介绍了钢桁架拱桥适宜的几种施工方法,并对拱上吊机和缆索吊机的特点进行了比较。结合朝天门大桥的施工过程,对大跨度钢桁架拱桥的施工特点和施工计算进行探讨,并对旌工计算方法提出参考建议。 (4)本文利用板壳单元,考虑几何初始缺陷和残余应力影响,对厚板焊接箱形压杆和带有加劲肋的箱形压杆的极限承载力进行了研究,并给出了建议的稳定安全系数取值。 (5)本文通过朝天门大桥和大宁河大桥的极限承载能力分析,确定了钢桁架拱桥体系的破坏路径和破坏机理。 (6)本文从边界条件、初始缺陷、荷载布置形式、结构设计参数等方面对背景工程进行了参数分析,确定影响钢桁架拱桥极限承载力的关键因素。

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