200m主跨飞燕式系杆拱桥静动力计算分析研究

摘要

论文以四川省乐山市外环线200m主跨飞燕式系杆拱桥的设计方案为研究背景，运用有限元软件MIDAS/CIVIL2010建立了基于梁单元的全桥空间有限元模型，计算分析了桥梁在施工全过程各阶段和运营阶段的静力性能和动力性能。
　　论文首先介绍了经典系杆拱桥的发展、特点和分类，列举了国内外具有代表性的经典系杆拱桥；然后介绍了飞燕式系杆拱桥的结构受力特点，列举了国内具有代表性的飞燕式系杆拱桥；建立了基于梁单元的全桥空间有限元模型，详细介绍了桥梁各构件的模拟；将整个施工过程划分为27个施工阶段，计算分析了桥梁各施工阶段的变形、内力和应力，研究了混凝土收缩、徐变对结构内力的影响；计算分析了运营阶段活载、风荷载、体系升降温、温度梯度、不均匀沉降等作用下结构的变形、内力和应力，并将恒载和分项荷载进行不利组合计算，求得各构件最不利应力；采用有桩土全桥模型和无桩土全桥模型，分别用子空间迭代法计算分析了桥梁的自振特性，并进行对比分析；运用反应谱分析方法，计算分析了桥梁在纵向、横向和竖向地震作用下的结构响应和组合响应，将恒载和地震响应进行组合计算；采用2008年安县塔水地震波，运用时程分析方法，计算分析了桥梁在纵向、横向和竖向地震作用下的结构响应和组合响应，将恒载和地震响应进行组合计算；计算分析了桥梁在成桥阶段恒载和风荷载、在运营阶段恒载、风荷载和6种活载布置作用下的弹性稳定性，并进行对比分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 经典系杆拱桥简介

1.1.1 经典系杆拱桥发展

1.1.2 经典系杆拱桥特点

1.1.3 经典系杆拱桥分类

1.2 飞燕式系杆拱桥简介

1.3200米主跨飞燕式系杆拱桥设计方案

1.3.1 拱肋、横撑和横梁

1.3.2 吊杆

1.3.3 立柱

1.3.4 系杆

1.3.5 主梁

1.3.6 承台和基础

1.4 论文主要研究内容

第2章 基于梁单元的全桥有限元模型

2.1 有限元建模基本方法

2.2 拱肋模拟

2.3 系杆和吊杆模拟

2.4 主梁模拟

2.5 二期恒载模拟

2.6 下部结构模拟

2.7 施工支架、塔架和扣索模拟

2.8 边界条件模拟

2.9 小结

第3章 施工阶段计算分析

3.1 引言

3.2 施工过程及其模拟

3.3 施工阶段位移计算分析

3.3 施工阶段内力计算分析

3.3.1 拱肋内力计算分析

3.3.2 主梁内力计算分析

3.3.3 吊杆内力计算分析

3.4 施工阶段应力计算分析

3.4.1 拱肋应力计算分析

3.4.2 吊杆应力计算分析

3.4.2 其他构件应力计算分析

3.5 徐变、收缩内力计算分析

3.6 小结

第4章 运营阶段计算分析

4.1 引言

4.2 活载计算分析

4.3 其他分项荷载计算分析

4.4 荷载组合计算分析

4.5 小结

第5章 动力性能计算分析

5.1 引言

5.2 自振特性计算分析

5.2.1 自振特性计算理论

5.2.2 自振特性计算分析

5.3 地震反应谱计算分析

5.3.1 反应谱分析理论

5.3.2 输入地震动

5.3.3 单向地震作用计算分析

5.3.4 地震组合作用计算分析

5.4 地震时程计算分析

5.4.1 时程分析理论

5.4.2 输入地震波

5.4.3 单向地震作用计算分析

5.4.4 地震组合作用计算分析

5.5 小结

第6章 稳定性计算分析

6.1 引言

6.1 成桥阶段稳定性计算分析

6.3 运营阶段稳定性计算分析

6.4 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