大跨度钢桁架拱桥结构参数影响分析

摘要

钢桁架拱桥因为造型美观、刚柔并济的建筑效果而被广泛地采用。随着经济技术的发展，钢桁架拱桥的研究也越来越多，而在设计过程中结构的各参数需要被考虑，设计参数的合理性保证了桥梁的正常使用。
　　本文首先概述了大跨度钢桁架拱桥的发展情况和大跨度钢桁架拱桥的结构形式和特征。然后阐述了相关的计算基本理论，其中主要包含拱桥稳定性和非线性方法相关基本计算理论。以某工程项目作为背景，计算分析该结构的静力行为、弹性稳定性以及极限承载力。分析表明该桥的各方面力学性能较好，能够满足正常使用要求，结构的极限承载力主要与材料非线性有关而与几何非线性关系较小。然后通过调整矢跨比、体系参数、吊杆特性等参数，研究参数的变化对结构的静力行为、弹性稳定性以及极限承载力的影响。发现在取定区间矢跨比的增大对拱肋内力及应力有明显减小趋势，在此区间矢跨比对结构的刚度影响可以忽略，而矢跨比的改变对主纵梁内力和应力、D1吊杆应力影响较大，不同荷载工况的弹性稳定系数随着矢跨比变化趋势不同，极限承载力随着矢跨比的增大逐渐增大;体系参数对拱肋的内力及应力影响较大，梁拱刚接是最不利的一种形式，而拱脚铰接-梁拱铰接是相对较优的一种结构体系形式，体系参数对结构弹性稳定性和极限承载力影响较小;吊杆特性中吊杆的断裂对结构静力行为和弹性稳定系数影响较大，而吊杆特性对结构极限承载力影响不明显;移动荷载的不对称布置对结构的弹性稳定系数影响较大，在设计过程中需要考虑移动荷载的不对称布置对结构带来的不利影响;初始缺陷对结构的极限承载力影响较小，但施工中仍然需要保持施工精度。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 大跨度钢桁架拱桥的发展概况

1．3 大跨度钢桁架拱桥的研究概况

1．4 大跨度桁架拱桥的结构形式与受力特点

1．4．1 大跨度钢桁架拱桥的结构组成

1．4．2 大跨度钢桁架拱桥的主要结构形式

1．4．3 大跨度钢桁架拱桥结构体系的特点

1．5 本文目的及主要工作内容

第2章 结构分析有关理论

2．1 钢桁架拱桥的稳定理论

2．1．1 稳定问题概述

2．1．2 钢桁架拱桥稳定理论概述

2．1．3 钢桁架拱桥的失稳形式

2．2 非线性相关理论

2．2．1 概述

2．2．2 几何非线性有限元方法

2．2．3 材料非线性有限元方法

2．3 桥梁结构的极限承载力

2．3．1 极限承载力概述

2．3．2 非线性方程的求解

2．4 本章小结

第3章 结构静力行为参数影响分析

3．1 工程概况

3．2 结构静力分析

3．2．1 有限元模型

3．2．2 成桥运营阶段受力分析

3．3 矢跨比对结构静力行为的影响分析

3．3．1 矢跨比对拱肋内力及应力的影响

3．3．2 矢跨比对跨中挠度的影响

3．3．3 矢跨比对主梁内力及应力的影响

3．3．4 矢跨比对吊杆应力的影响

3．4 体系参数对结构静力行为的影响分析

3．4．1 概述

3．4．2 体系参数对支座反力的影响

3．4．3 体系参数对拱肋内力及应力的影响

3．4．4 体系参数对其他部件的影响

3．5 吊杆特性对结构静力行为的影响分析

3．5．1 概述

3．5．2 吊杆特性对拱肋内力及应力的影响

3．5．3 吊杆特性对跨中挠度的影响

3．5．4 吊杆特性对主梁内力及应力的影响

3．5．5 吊杆特性对吊杆应力的影响

3．6 本章小结

第4章 结构稳定性参数影响分析

4．1 成桥状态下的稳定性分析

4．1．1 荷载计算与加载工况

4．1．2 结构弹性稳定性分析

4．2 矢跨比对结构稳定性的影响

4．3 体系参数对结构稳定性的影响

4．4 吊杆特性对结构稳定性的影响

4．5 移动荷载布置形式对结构稳定性的影响

4．6 本章小结

第5章 极限承载力参数影响分析

5．1 结构极限承载力分析

5．2 矢跨比对结构极限承载力的影响

5．3 体系参数对结构极限承载力的影响

5．4 吊杆特性对结构极限承载力的影响

5．5 初始缺陷对结构极限承载力的影响

5．6 钢材强度对结构极限承载力的影响

5．7 本章小结

结论

致谢

参考文献