中承式钢管混凝土拱桥空间稳定性分析

摘要

目前，对钢管混凝土拱桥受力性能和极限承载力的研究多集中在几何非线性方面，对材料非线性的研究还处于初始阶段。本文根据目前钢管混凝土拱桥稳定理论研究现状，结合工程实例，开展了以下几点工作：　　结合目前国内外钢管混凝土拱桥稳定理论的研究现状，概述了考虑几何非线性、材料非线性及双重非线性的极限承载力基本理论，并详细阐述了三种较为典型的钢管混凝土拱桥极限承载力理论：钢管混凝土统一理论、纤维单元模型理论和三维非线性虚拟层合单元理论。统一理论是用轴压本构关系代替偏压本构关系的半经验半理论公式，其有待完善；后两种理论则相对成熟，工程实例分析时可资借鉴。　　以宜宾金沙江戎州大桥(中承式钢管混凝土拱桥)为工程背景，分析施工阶段钢管混凝土拱桥(包含施工临时设备在内)的空间稳定性及其稳定系数，研究混凝土加载程序对稳定性的影响。采用纤维单元模型理论分析几何非线性、材料非线性以及双重非线性对该桥整体稳定性的影响，指出在钢管混凝土拱桥极限承载力分析时必须考虑双重非线性。　　以攀枝花陶家渡金沙江大桥(中承式钢管混凝土拱桥)为工程背景，分析桥轴线横向偏移(最大偏移量126mm)所引起的拱肋偏心对拱稳定性的影响。计算表明桥轴线偏移所引起的稳定系数(考虑双重非线性后)下降并不明显，有限的桥轴线偏移不影响结构的整体承载性能。　　以宜宾金沙江戎州大桥为工程背景，探讨缆风对钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性的影响、缆风设置与横向风力等级的关系以及横向风力作用下缆风对拱肋稳定性的贡献。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1拱桥的发展概述

1.1.1石拱桥

1.1.2铁拱桥和钢拱桥

1.1.3混凝土拱桥

1.2钢管混凝土结构在拱桥上的应用与发展

1.2.1钢管混凝土结构的特点

1.2.2钢管混凝土结构的理论研究现状

1.2.3钢管混凝土结构在拱桥上的应用与发展

1.3钢管拱桥的概述

1.4问题的提出

1.4.1稳定理论的发展与研究现状

1.4.2论文的背景及工作

第二章钢管混凝土拱桥非线性稳定分析

2.1概述

2.2非线性问题的的基本解法

2.3几何非线性稳定分析的基本理论

2.4材料非线性稳定分析的基本理论

2.5双重非线性稳定分析的基本理论

2.6钢管混凝土拱桥三种典型的极限承载力理论

2.6.1钢管混凝土统一理论

2.6.2纤维单元模型理论

2.6.3三维非线性虚拟层合单元理论

2.6.4三种理论的总结

2.7本章小结

第三章工程实例分析

3.1宜宾金沙江戎州大桥

3.1.1线弹性稳定分析

3.1.2施工阶段非线性稳定性分析

3.2攀枝花陶家渡金沙江大桥

3.2.1结构计算模式简化及单元选取

3.2.2结构稳定分析中采用的物理参数

3.2.3结构整体稳定分析

3.3本章小结

第四章缆风索等临时设备对稳定性的影响

4.1索结构的非线性静力平衡方程

4.1.1基本假定

4.1.2单元模型

4.1.3静力平衡方程

4.2缆风索对钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性影响

4.3横向风力与缆风索的相互影响

4.3.1缆风索设置与横向风力等级的关系

4.3.2横向风力作用下缆风索非线性对拱肋整体稳定性的影响

4.4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科研成果