大跨度钢筋混凝土箱形板拱的力学性能分析

摘要

本文以在建的四川攀枝花新渡口大桥为工程背景,采用通用有限元程序ANSYS为分析工具,对拱箱吊装合拢时的最不利阶段及成桥状态不同荷载工况的稳定性按照三种不同方法分别进行分析,结果表明:对于钢筋混凝土结构,必须考虑材料非线性对结构极限承载力的影响,单纯的弹性分析方法不能作为结构设计的依据.对于恒载占有较大比重的钢筋混凝土拱桥而言,活载的影响不大,同一荷载的不同布置方式对结构的稳定性有影响.同时,考虑了混凝土强度、面内初曲等结构参数的变化对稳定性的影响,得出了结构不同部位强度降低及拱上结构支承方式的改变引起结构稳定性变化的规律.在结构的抗震分析中,根据抗震设计规范采用反应谱方法计算了结构在地震作用下的响应,结果表明:考虑地震力的多向激励的组合后,应以地震力作为控制荷载.分析同时表明:拱肋刚度、拱上结构的支承方式改变会引起结构内力响应的变化.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1拱桥的发展史及钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状

1.1.1拱桥的发展史

1.1.2钢筋混凝土拱桥在我国的发展现状

1.2拱桥稳定分析的理论及研究现状

1.2.1拱桥稳定性的基本概念

1.2.2拱桥的弹性屈曲

1.2.3拱桥的极限承载力

1.2.4拱桥稳定分析的有限元法

1.3拱桥抗震分析的理论及研究现状

1.3.1拱桥抗震分析的理论

1.3.2拱桥抗震分析的研究现状

1.4本文的研究内容及意义

第2章大跨度拱桥稳定性分析的基本理论

2.1线弹性稳定分析理论

2.2几何非线性稳定分析理论

2.2.1几何非线性问题的描述形式

2.2.2几何非线性有限元增量平衡方程的T.L.列式

2.2.3几何非线性有限元增量平衡方程的U.L.列式

2.2.4几何非线性稳定分析

2.3材料非线性有限元理论

2.3.1弹塑性增量方程

2.3.2弹塑性增量有限元格式

2.3.3弹塑性状态的确定

2.4几何与材料耦合非线性稳定分析理论

2.4.1几何与材料耦合非线性有限元理论

2.4.2材料非线性稳定分析的基本理论

2.4.3几何与材料耦合非线性稳定分析基本理论

2.5求解非线性方程组的方法

2.5.1 Newton-Raphson方法

2.5.2弧长法

2.6本章小结

第3章攀枝花新渡口大桥的空间有限元模型

3.1工程概况

3.2结构计算模型的建立

3.2.1空间结构的简化分析

3.2.2建模中的几点近似处理

3.3空间有限元模型图

3.3.1中部双箱合拢时的情况

3.3.2成桥状态下的情况

3.4本章小结

第4章攀枝花新渡口大桥的稳定性分析

4.1中部双箱吊装合拢时的情况

4.1.1仅考虑自重作用时

4.1.2考虑风荷载与自重的共同作用

4.2成桥状态下的各种工况

4.2.1只计恒载作用时(一期+二期)的情况

4.2.2成桥状态下各种可能的不利工况

4.3施工及运营后出现的特殊情况

4.4本章小结

第5章攀枝花新渡口大桥的抗震分析

5.1桥梁抗震分析的反应谱方法

5.1.1反应谱基本原理

5.1.2反应谱理论的地震力计算

5.1.3多质点体系的地震力计算公式

5.1.4反应谱组合方法

5.2攀枝花新渡口大桥反应谱抗震分析

5.2.1动力特性分析

5.2.2地震动参数的确定

5.2.3反应谱分析结果

5.3特殊情况下的反应谱抗震分析

5.4本章小节

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