大跨v构拱桥静动力计算和v构详细应力分析

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1、西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)利用大型有限元软件MIDAS建立全桥空间梁单元模型，详细计算了桥梁施工阶段和运营阶段的结构行为，同时进行了动力分析和稳定性分析。(2)结合在不同的施工阶段拆除临时墩、拆除临时系杆和张拉V形刚构预应力筋等相组合的三种施工方案，计算分析V形

2、刚构的应力和变形，通过对比分析，优化出有利于V形刚构受力的施工方案。(3)利用大型有限元软件ANSYS建立V构实体有限元模型，对结构进行详细应力计算分析。学位论文作者签名：木婶甥日期：2o竹·罗．砀西南交通大学硕士研究生学位论文第1页第1章绪论1．1V构拱桥的发展现状早期桥梁多是简单的梁、柱、拱、索之类桥式体系，受力明确、造型清晰。随着科学技术的发展，生产力水平空前提高，桥梁的发展无论从跨越能力提高的速度、结构形式的组合化趋势、各种新型材料的应用和合理配置等多方面都有了充分的展现。通过各种优化比较和组合的实践，桥式结构将更加多样适用，组合也将更加科学合理【

3、lj。1858年，奥地利人兰格尔(JosefLanger)获得了刚性梁柔性拱的系杆拱桥专利。19世纪末，德国易北河上建造了一座跨度为96．35m的lO跨透镜形弦杆铁路桥，成为所谓洛泽桥(Lohse．Trager)的先驱。尼尔森(o．F．Nielson)最早提出采用斜吊杆代替竖直吊杆的设想，以大幅度提高结构刚度，并于1929年在瑞典获得专利权。我国公路桥梁史上首座梁拱组合桥是天津杨村(今武清县)双龙桥，建于1922年，为3孔跨径20m的下承式钢筋混凝土梁拱组合桥。解放后，我国在五、六十年代先后修建了一些梁拱组合桥。进入八、九十年代以来，随着我国经济的发展和桥

4、梁设计理论、手段的进步，各种结构形式的梁拱组合桥不断涌现。刚构拱组合体系桥由于结构受力和桥梁美学上的优势，近年来逐渐得到采用，主要分为两类：直腿构拱组合体系桥、V形刚构拱组合体系桥。V构刚构拱桥，不同施工方法结构受力不同。先梁后拱施工则梁体自重主要由梁承担，二期恒载和活载由梁、拱共同承担，各自受力的大小受梁、拱刚度和柔性吊杆面积大小的影响。荷载在梁、拱中产生的内力大部分转变为它们所形成白平衡体系的相互作用力。拱的水平推力与梁的轴向拉力相互作用，梁拱截面的总弯矩效应主要表现为拱受压、梁受拉；跨中剪力主要由拱压力的竖向分力平衡。大部分外部永久荷载不产生对桥墩的

5、水平推力，其结构性能已不同于一般的梁拱组合体系桥，经济技术指标优良，外形美观，结构轻巧。近来年，我国已经建成了几座V构拱桥，还有不少V构拱桥在计划修建当中。西南交通大学硕士研究生学位论文第2页(1)新光大桥广州新光大桥建成于2006年，桥全长1083米，主桥为“177+428+177m”的飞雁式连续中承式三跨钢桁拱桥，大桥主跨径居世界同类桥型第六、国内第三位。两岸引桥各150m。新光大桥的设计时速为80公里／小时，主桥宽度为3762m，为双向六车道：通航净高大于34m，最高通航水位为7．4m。该大桥拱轴线优美轻柔，构成飞雁式三跨中承拱桥。这是我国，也是世界

6、上第一座由钢拱与v形刚构组合而成的飞雁式三跨组合式拱桥。图1-1广州新光大桥(2)阿尔西厄湾桥阿尔西厄湾桥位于美国林肯县阿尔西厄海湾上，建成于1992年。全桥长1012m，最大跨度为拱跨137m，拱高27m。桥梁的最大净高为21m，主梁采用钢筋混凝土结构，拱肋为耐腐蚀钢结构。图1-2阿尔西厄湾桥西南交通大学硕士研究生学位论文第3页(3)衢江大桥衙江大桥主桥为Y腿刚构系杆拱桥，主桥孔跨布置为(50+120+50)m，拱肋、边跨主梁与Y形主墩刚性连接，边、中跨主粱设牛腿相连，中跨lOOm主梁通过吊杆与主拱相连，拱肋为钢箱拱，拱趾设水平系杆。拱肋布置在桥中线，为

7、保持拱肋线形与Y腿结构外形的协调，主拱线形采用二次抛物线，矢高21m，跨径100m，矢跨比l／4．76。边跨主粱净跨径为40m，一端铰支于边墩卜，另一端固结于Y形墩上，Y形墩顶宽20m。中跨主梁跨径为lOOm，每隔5m设】对吊杆与主拱相连，全桥共设17对。Y形墩高18．56m。图1-3衢江大桥f41潮州金山大桥金山大桥位于潮州市湘子桥上游，于2007年5月1日通车。大桥螂：3574m其中该桥长1930m，主粱为558m为无风撑背靠式五联跨钢管混凝土系杆拱桥是国内同类型跨径最大桥梁。图l一4潮州金山大桥西南交通大学硕士研究生学位论文第4页羹纛羹鏊鬻鋈蓬鋈磊滋

8、麓熬鬻黼鬻囊鬟瑟滋翁荔滋瀵纛粪1．2V构拱桥的结构特点V形刚构与拱