大跨径双肋式拱桥承载性能研究

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1、摘要摘要拱桥中／fi可避免的存在初始几何缺陷，缺陷列拱桥承载力的影响尚不明确。论文以主跨150m的钢筋砼箱肋拱汶溪桥为背景，分别用平面静力分析方法和空间分析方法对汶溪桥在不同工况下的稳定性和缺陷对其承载力的影响展开研究。论文完成的主要研究工作有：(i)采用平面静力分析方法，汶溪大桥当拱脚支撑刚度取为高i5m主拱台的刚度刚，与刚度无穷大相比，对拱桥内力、刚度与稳定性的影响不大；将拱脚支撑刚度取为高4m的主拱座或更小弹性体刚度时，会显著降低结构的整体刚度，结构中尤其是拱脚截面顺桥向和竖向位移增大，竖向刚度降低较多，全桥弯矩增大，而轴力增大不多，对稳定性影响不大

2、。②运用有限元分析软件对汶溪桥进行了三维数值模拟，分析不同工况的稳定性。成桥和活载作用下第一类稳定系数均大于9．6，表明结构发生一类失稳的可能性小。一般要求拱桥的“结构稳定安全系数应大于4～5”，本桥的稳定性满足要求。③采用粱单元进行分析，拱肋吊装接头处存在的初始几何缺陷纵向长度在20cm以内，深度超过拱箱高度的1／3时，对结构内力的影响大，承载力降低多，压弯拱第一阶失稳模态为反对称形状，此时拱桥发生分支点失稳。当拱结构存在结构性裂纹时，稳定系数降低较多。拱肋的接头段在施工中要承受集中力，容易开裂，应进行特别设计。④采用梁单元进行分析，对拱肋中存在的截面高

3、度降低6cm以内的几何缺陷作了不同的假设，综合考虑几何非线性和材料非线性，分析结构极限承载力。纬果表明，拱桥对这种缺陷不敏感，压弯拱将遵循其理想的变形模态(对称变形)卣至截面产生极值点失稳。在其他条件相同的情况下，随着几何缺陷的加深或增多，结构的极限承载力有所下降。不对称的几何缺陷会加快结构的失稳，从而降低结构的极限承载力，施t中应尽量避免不对称的几何缺陷形式。⑤拱肋巾存在的初始几何缺陷，使得各阶自振频率降低，振型有所改变，侧弯艇频比竖弯基频降低多，对拱桥面外刚度影响人于面内刚度的影响。关键词：夫跨径钢筋砼双肋拱，几何非线性，材料非线性，极限承载力，几何缺

4、陷，稳定系数，自振特性～!!!!坠竖!ABSTRACTInitialgeometricdefectsareinevitableinarchbridges，buttheirinfluencesontheultimatebearingcapacityofthebridgearenotclear．InconnectionwithRCboxribarchbridge(WenxiBridge)，byusingplanestaticanalyticalmethodandspaceanalyticalmethod，stabilityofdifferentconditio

5、nsandinfluencesofinitialgeometricdefectsontheultimatebearingcapacityofthebridgewereanalyzed．Theresearchworkisfocusedonthefollowingaspects：@Comparedwithinfiniterigidity,whentherigidityofabutmentstakestherigidityoftheabutmentwhoseheightis15m，theinfluencesoninnerforceandstabilityofth

6、ebridgeweresmall；whentherigidityofabutmentstakestherigidityoftheabutmentwhoseheightis4morsmaller,horizontalandverticaldisplacementsincreasedespeciallyforthespringsection，verticalrigiditydecreasedalot，momentsincreasedwhileaxialforcesincreased1ittle．②Withthehelpof3Dfiniteelementnume

7、ricalsimulation，stabilityofdifferenlconditionswereanalyzed．Theresultsindicatedthatthestabilityofthebridgesatisfiedtherequest．③Basedonbeamelement，whenthelongitudinallengthoftheinitialgeometricdefectsattheerectionjointsofthearchribwasbelow20cmandthehei曲texceeded1／3ofthearchbox7Sheig

8、ht，theinfluencesOUthestructurewer