多孔钢波纹板拱桥稳定性及地震响应分析

摘要

现今，由于钢波纹板桥的独特优势体现的越来越明显，在全国公路工程建设中已经开始大规模使用这种桥型。我国已经在单孔钢波纹板桥涵方面进行了相关的技术研究，多孔钢波纹板拱桥在公路工程的应用逐渐增多，而关于多孔钢波纹板拱桥结构的整体稳定性及地震响应性能的研究较少，为拓展该项目研究及应用领域的高度和广度，提升多孔钢波纹板拱桥在设计领域的地位，很有必要开展多孔钢波纹板拱桥的整体稳定性及地震响应性能的研究。
　　本文以泗洪至许昌一处三孔钢波纹板拱桥项目为工程案例，通过有限元软件midas FEA建立多孔钢波纹板桥的有限元数值分析模型，研究该多孔波纹板桥的稳定性和地震作用下钢波纹板拱桥结构的力学性能。首先依托泗洪至许昌高速公路安徽淮北段某多孔钢波纹板拱桥，建立多孔钢波纹板拱桥有限元数值模型，分析其在不同车辆荷载作用下的应力值，并与现场实测数据进行对比，得出模型计算的结果符合现场实验得出的规律，说明计算结果满足要求。然后，依靠现有的稳定分析理论，研究多孔钢波纹板拱桥结构的整体稳定性及影响因素，得出多孔钢波纹板拱桥结构失稳特征和失稳路径，并分析覆土厚度、跨径和钢波纹板波形大小对该桥稳定性的影响。最后，根据现有的抗震理论，选取适应该桥梁场地的地震波和反应谱，考虑了顺桥向、横桥向、竖桥向、三向叠加四种方向的地震波，研究不同工况下该桥的应力位移响应，并将两种分析方法下的计算结果进行对比，根据分析结果得出同一个拱的拱脚处地震响应（位移、应力）最大，对于不同的拱跨，靠近两侧桥台处边跨更容易发生破坏。本文通过得出多孔波纹板桥的稳定性规律及其影响因素和该类桥型的地震响应性能，对多孔钢波纹板拱桥的设计、施工和质量验收提供一定理论参考。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 钢波纹板拱桥概述

1．2 钢波纹板拱桥的特点

1．3 钢波纹板拱桥国内外研究现状

1．3．1 国外研究及应用现状

1．3．2 国内研究及应用现状

1．4 本文研究目的和意义

1．5 本文研究内容和方法

第二章 多孔钢波纹板拱桥有限元模型的建立

2．1 有限元模型的建立

2．1．1 工程概况

2．1．2 有限元模型参数

2．1．3 结构模型的建立

2．2 有限元分析结果与现场实测值对比分析

2．2．1 荷载工况

2．3．2 与现场实测结果对比分析

2．3 本章小结

第三章 多孔钢波纹板拱桥的稳定性分析

3．1 稳定性分析理论

3．2 特性值屈曲分析

3．2．1 荷载工况

3．2．2 多孔钢波纹板桥线弹性稳定分析

3．2．3 多孔钢波纹板桥线弹性稳定影响因素分析

3．3 本章小结

第四章 多孔钢波纹板拱桥反应谱分析

4．1 动力学有限元方程的计算原理

4．2 多孔钢波纹板桥自振特性分析

4．3 反应语分析法原理

4．4 选取场地反应谱分析参数

4．5 修正反应谱曲线

4．6 反应谱分析结果

4．6．1 顺桥向地震反应分析结果

4．6．2 横桥向地震反应分析结果

4．6．3 竖桥向地震反应分析结果

4．6．4 三向地震反应分析结果

4．7 本章小结

第五章 多孔钢波纹板拱桥动力时程分析

5．1 动力时程分析原理

5．2 地震波的选取

5．3 地震波的调整与输入

5．4 多孔钢波纹板桥时程分析

5．4．1 顺桥向地震激励分析结果

5．4．2 横桥向地震激励分析结果

5．4．3 竖桥向地震激励分析结果

5．4．4 三向地震激励分析结果

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况