钢筋混凝土拱圈内力研究

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1、西南林学院硕士学位论文钢筋混凝土拱圈内力研究姓名：杨平申请学位级别：硕士专业：森林工程指导教师：朱德滨20080501摘要：钢筋混凝土拱圈作为结构物在工程中应用相当广泛，特别是在大跨径的拱桥建设中，但是随着跨径的增加，拱圈在各种荷载作用下其内力变化直接影响工程结构的安全性能，作为大跨径桥梁的主要承重结构物，要保证拱圈承受桥梁上各种荷载的作用和保证大跨径桥梁的安全性，必须了解影响钢筋混凝土拱圈内力的各种因素，为工程设计、施工提供强有力的理论支持。对于钢筋混凝土拱圈许多学者进行了相关的研究，主要集中在对拱圈的承载能力的方面，而对于内力方面涉及较少，本文通过实验模型数据及应用ANAYS软件建立有限

2、元模型对拱圈的内力进行了分析。首先根据理论分析建立了相应的ANSYS模拟模型，然后进行相关的力学性能实验，通过数值模型所得实验数据与实验所得数据进行对比，确定了数值模拟模型的正确性。实验模型拱圈基本尺寸：跨径L=300cm，矢高f=-48．57cm，拱轴系数m=2．814。上下各对称配有2根巾6的圆钢，沿跨径每30cm设箍筋一道，混凝土强度采用30MPa。对该模型进行力学实验，测试拱圈在L／2处施加集中荷载的应变、基础反力等相关力学数据，施加荷载从5KN开始至13KN，然后对数据进行了分析；在ANSYS软件中建立了与实验模型相对应的有限元模型，模拟了在L／2处施加集中荷载5KN、10KN、1

3、3KN时的应力、应变及位移，以及模拟了在L／4、L／2和3L／4处施加5KN、10KN、13KN时拱圈的应力、应变及位移，通过实验数据和ANSYS中所得的数值模拟数据，分析影响钢筋混凝土拱圈内力的因素。根据实验数据与数值模拟数据的对比分析有：钢筋混凝土拱圈在单一荷载作用下L／2处截面的上缘受压应力的作用，下缘受拉应力的作用，而在L／4、3L／4处截面的上缘受拉应力作用，下缘受压应力作用；对称荷载作用时，沿拱轴线方向较大区域受压应变的作用：单一集中荷载的作用下，拱圈内力呈不均匀分布，主要集中在荷载作用区域，拱圈未能充分发挥结构的作用；对称施加荷载时，拱圈内力呈均匀分布，拱圈能充分发挥拱结构的作

4、用；拱圈拱脚处的应力较大；混凝土强度对拱圈的内力影响不大；含筋率对拱圈内力影响较大。据此，对工程设计和施工提出了指导性意见：设计和施工时应尽可能使拱上荷载对称施加于拱圈上；可根据拱圈应力分布的情况来设置钢筋，以减少工程造价；对拱结构的基础应加强设计。关键词：钢筋混凝土拱圈应力应变位移Abstract：Asstructures，Reinforcedconcretearchringhaswidespreadusageinmodemtrafficengineering，especiallyinconstructionsoflong-spanbridge．Butwiththeincreaseofsp

5、an，thearchringinternalforcevariationunderVariousloadsdirectlyinfluencethesafetyfeaturesofengineeringstructure．Toensureagainstkindsofloadsandsafetyoflong·spanbridge，wemustleamalldiverseelementsinreinforcedconcretearchringinternalforceSOastoprovideforcefulsupportforengineeringdesignandconstruction．Ma

6、nyscholarshavebeenstudiedabouttheconcretearchring，butmanyfocusedontheearringcapacityofthearea，abouttheintenalforceinvolvedless．ThepaperbuildsfiniteelementmodelthroughexperimentalmodeldataandANSYSsoftware，thoughwhichanalyzetheinternalforceofarchring．First，webuilttheANSYSsimulationmodelaccordingtothe

7、oreticalanalysis；Then，conductexperimentrelatedtothemechanicalproperties．Thenumericalmodelsandexperimentaldataobtainedfromtheexperimentaldatawerecomparedtodetermineanumericalsimulationmodeliscorrect．Thebasic