合肥南环铁路南淝河特大桥主桥连续钢桁梁柔性拱静动力计算分析

摘要

钢桁架拱桥的竖向刚度大，跨越能力强，结构美观轻盈，施工简便，材料的利用率高，行车性能好。近年来在高速铁路领域的应用逐渐增多。本文以合肥枢纽南环线南淝河特大桥主桥(115+230+115)m钢桁柔性拱为工程背景，采用大型有限元计算软件MIDAS/CIVIL建立基于梁单元的全桥平面有限元模型和基于板梁单元的全桥空间有限元模型，对南淝河特大桥进行了静力和动力两方面的计算分析，研究了整个结构体系的空间受力行为。
　　 论文首先简要介绍了铁路拱桥在国内外的发展状况和结构特点，接着阐述了南淝河特大桥的工程背景及具体的结构设计方案，详细叙述了对桥梁各组成部分的建模细节;然后利用MIDAS有限元模型分别计算了桥梁结构在运营阶段受恒载、活载、制动力、摇摆力、系统温度等荷载组合作用下的受力行为和变形情况。在动力方面，作者利用子空间迭代法计算了桥梁的自振周期和振型。然后采用反应谱方法对结构进行了地震反应分析，验证了结构的抗震性能，通过抗震验算，为结构抗震设计提出合理建议。希望在得到大桥静力和动力分析结果的基础上，能为工程结构的设计和施工提供可靠的参考建议。
　　 由此，作者比较全面地了解了拱桥这种结构体系的静力和动力性能，并掌握了该类桥梁的计算分析方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 拱桥的发展现状

1．2 铁路拱桥的发展现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 工程背景与结构设计

2．1 桥址概况

2．2 桥址区地震条件及风条件

2．2．1 地震活动评价与安全性评估

2．2．2 风场特性分析

2．3 结构概况

本章小结

第3章 桥梁有限元模型的建立

3．1 模型概述

3．2 平面一次成桥模型的建立

3．3 空间杆系计算模型的建立

3．4 局部分析模型的建立

本章小结

第4章 成桥阶段的全桥结构静力验算

4．1 关键荷载工况及组合

4．1．1 关键荷载工况

4．1．2 关键荷载工况组合

4．2 钢桁拱刚度及支反力检算

4．2．1 钢桁梁刚度检算

4．2．2 支座反力计算

4．3 主桁杆件截面验算

4．3．1 主桁杆件强度检算

4．3．2 主桁杆件疲劳检算

4．4 正交异性板局部检算

4．4．1 拱脚局部验算

4．4．2 中跨跨中局部验算

本章小结

第5章 桥梁动力计算分析

5．1 自振特性分析

5．1．1 动力分析模型的建立

5．1．2 自振特性分析结果

5．2 反应谱分析

5．2．1 反应谱理论

5．2．2 地震波输入

5．2．3 反应谱计算分析

5．3 抗震性能评价

本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目