钢桁架拱桥结构参数研究与空间静力分析

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1、工程硕士学位论文钢桁架拱桥结构参数研究与空间静力分析作者姓名刘新欢工程领域建筑与土木工程校内指导教师王荣辉教授校外指导教师池春高级工程师所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年03月StructuralParametersStudyandStaticForceAnalysisofSteelTrussedArchBridgeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuXinhuanSupervisor：Prof.WangRonghuiSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China学位论文版权使用授权书I摘要近年国内研究多聚焦于钢筋混凝土拱桥，而且钢桁架拱桥作为一种较为新型的桥型，其结构的受力特点、性能和各结构参数对结构内力等的影响都需要研究和分析，成果可为今后类似体系桥梁的设计和施工提供参考。以下以一大跨度钢桁架拱桥实例作为工程背景，对钢桁架拱桥进行详细分析。介绍了拱结构的合理拱轴线以及影响拱圈内力的因素等概念。通过方程推导了结构在抛物线或者悬链线作为拱轴曲线时的合理荷载分布。对于钢桁架拱桥的拱轴线的研究目前仍有不足，文章论述了拱结构的拱轴线有限元优化的方法，通过离散拱轴线并通过调整离散点获得贴近压力线的离散点，利用

3、曲线拟合这些离散点的方法得到更为合理的拱轴线线形。对于曲线拟合则提出了更适合于中承式桁架拱的分段拟合曲线的方法。对于如今大跨度的复杂结构，利用有限元软件进行结构优化可以大大提高计算效率。通过有限元软件对大跨度钢桁架拱桥进行各方面参数的分析：一是边界条件的确定，直接影响结构的总体受力情况，不同的边界条件具有鲜明的截然不同的结构特点，讨论了结构在顺桥向自由滑动和固定的两种约束条件下结构变形与受力；二是通过调整矢高以步长为5m从80m变化至100m时，矢跨比对结构的影响、拱轴线在变化拱轴系数的过程中结构在变形与内力的变化特点以及在关键截面如拱顶、拱脚等位置的轴力、弯矩的具体

4、情况等，三是结合施工方案对桥面结构形式及其受力特点的研究，最后将对全桥在其成桥阶段的在恒载作用下、活载作用下、以及温度荷载作用下的空间效应进行分析。全面分析了解钢桁拱桥的结构受力特点与影响因素。关键词:钢桁架拱桥矢跨比拱轴线ABSTRACTInrecentyears,scholarsfocusonthestudyofreinforcedconcretearchbridge.Asanewkind,thesteeltrussedbridgeneedstoberesearchedandanalyzedincludingstructurecharacteristic,mech

5、anicpropertiesandstructuralparameters’influenceonthestructure.Theresultscanbereferencetothedesignandconstructionsofsimilarstructuralsystems.Theanalysisbelowisbasedonarealprojectofasteeltrussedarchbridge.Thereasonablearchaxisandtheparametersthataffectthestructuralinternalforcewereintrodu

6、cedfirst.Throughformuladeduction,reasonableloaddistributionwasdiscussedwhenthearchaxiallinetypeisparaboliccurveorsuspendedchaincurve.Thestudyonarchaxisofthesteeltrussedarchbridgeisstillnotenoughnowadays.Thearticlediscussesamethodofsearchingareasonablearchaxisbasedonthefiniteelementmetho

7、d.Throughtheadjustmentofthediscretepointsofthearchaxis,thedeviationbetweenthediscretepointsandthepressurelinewasminimized.Thecurvefittingwasappliedtogainsmoothcurvewhichisthenthenewarchaxis.Thearticlethendiscussesamethodofcurvefittingthatismoreadaptingtothesteeltrussedarchbridg