水环境下大跨度上承式拱桥的静、动力特性分析

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1、学校代号10536学号12102020222分类号U448密级公开硕士学位论文水环境下大跨度上承式拱桥的静、动力特性分析学位申请人姓名黎亮培养单位土木与建筑学院导师姓名及职称易壮鹏副教授学科专业桥梁与隧道工程研究方向桥梁结构非线性论文提交日期2015年4月长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论丈是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的包含任何其他个人或ｌａ内容外，本论文不研究成栗。除了文中特别化：标注引用的品，均集体。对本文的研究做出重要巧献的个人和集体Ｈｉ经发

2、表或撰写的成果作的法律后果由本人承巧。。己在文中？明确方式标明本人完全意识到本声明作者签名：＾爾＾曰期；抑Ｓ年；＾月／曰学位论文版权使用授权书了解学校有关保留、使用学位论文的规定，問意学校化本学位论文作者完全留并向聞家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被巧阅和借－内容编入巧关数据库ｐｍ将本学位论文的全部或部分阅。本人授权长沙理Ｘ大学＇或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。、缩印进巧检索，可臥采用影印本学位论文厲于□年解密后适用本授权书。，在１、保

3、密。２、不保密回请巧１＾上相应方框内巧（％抬年＾Ｗ／日口期：作者签名：杞曰别巾签么日期：又。＇奸＾月＾刊Ａ呜户多学校代号：10536学号：12102020222密级长沙理工大学硕士学位论文水环境下大跨度上承式拱桥的静、动力特性分析学位申请人姓名黎亮导师姓名及职称易壮鹏副教授培养单位土木与建筑学院专业名称土木工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席王解军教授AnalysisontheStaticandDynamicCharacteristics

4、ofLong-spanArchBridgeunderWaterEnvironmentbyLiLiangB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2007AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringinChangshaUniversityofScience&Technol

5、ogySupervisorAssociateProfessorYiZhuangpengMay,2015摘要近年来，随着高速公路的发展，铁路的提速，对道路的线形要求日益提高，沿线不免跨越深沟峡谷。由于峡谷的地形条件，以上承式拱桥方案较为合理。然而，对于水资源丰富的地区而言，峡谷又是水利工程建设多选地形。从实现经济效益的角度而言，线路爬坡高度不宜太高，设计标高的降低导致拱圈多半会为库水所淹。虽然水体与空气同属于流体，但在具体的某些特性上仍有不同，本论文基于此对库区大跨度上承式拱桥展开分析研究：首先，针

6、对库区大跨度上承式拱桥有别于其他拱桥的环境特征，确定该类拱桥在动静力分析时有别于其他拱桥的主要影响要素。大跨度上承式拱桥水下部分结构会受到水体的影响。在正常水环境下，流水对结构的作用主要在于侧向流水压力和竖向水浮力。在地震作用下，结构会产生变形、振动，同时导致水体振动，使水体通过动水压力的形式反作用于结构，从而在结构与水体之间形成作用与反作用并贯穿地震作用始终，因此流固耦合是地震作用下的主要影响因素。其次，对流体的基本特性进行了研究，得到了水下拱圈部分的流水压力、水浮力计算公式。对现有流固耦合的计

7、算理论进行了研究，探寻适合水下拱圈结构的流固耦合计算方法。再次，对拱结构的有限元理论进行了研究探讨。虽然曲梁单元更适用于解拱的荷载效应、自由振动和强迫振动，但由于其复杂性，工程上的有限元仍更多的采用以直代曲的方法来求解拱结构效应。最后，根据工程实例，建立大跨度上承式拱桥的空间有限元模型，考虑静力分析时的两个主要影响因素—流水压力和水浮力的作用，分析两个主要影响因素对拱圈内力的影响程度及影响规律，探讨流水速度影响下，能否忽略流水压力的影响，将库水视为静水，探讨在低烈度地震设防区，静水环境下拱圈可能被

8、淹没的高度；研究考虑流固耦合作用后，拱圈淹没深度对拱桥自振特性的影响规律以及此时地震作用下，拱圈淹没深度对拱圈内力影响程度及影响规律，探讨在高烈度地震设防区，拱圈所能承受的淹没高度。关键词：上承式拱桥；流水压力；水浮力；流固耦合；地震响应IAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofhighwayandthespeedupofrailway,therequirementsofroadlinienartenincreasing,whichlea