钢管混凝土抛物线桁拱平面内稳定性能研究

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1、硕士学位论文钢管混凝土抛物线桁拱平面内稳定性能研究IN-PLANESTABILITYOFPARABOLICCONCRETE-FILLEDSTEELTUBULARTRUSSARCHES景惠民哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U448.22+4学校代码：10213国际图书分类号：624.06密级：公开工程硕士学位论文钢管混凝土抛物线桁拱平面内稳定性能研究硕士研究生：景惠民导师：刘昌永讲师申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:U448.22+4U.D.C:624.06DissertationfortheDegreeofMasterinEngineeringIN-PLANESTABILITYOFPARABOLICCONCRETE-FILLEDSTEELTUBULARTRUSSARCHESCandidate：JingHuiminSupervisor：AssistantProf.LiuChangyongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Architec

3、tureandCivilEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要近年来，钢管混凝土拱桥因其较高的稳定承载力和造型美观等特点而被广泛应用于大跨度桥梁工程中，拱桥数量在近二十年间呈现跳跃性增长。据不完全统计，我国已建成钢管混凝土拱桥300余座，其中采用桁式截面的拱桥达到50%以上，目前跨度最大的已超过5

4、00m。相比于实际工程的快速发展，钢管混凝土桁拱的理论设计方法却相对滞后，已有的研究往往是针对某一特定桥梁进行分析，还未形成成熟而完善的理论体系，因此有必要对钢管混凝土桁拱展开研究。本文以常用的钢管混凝土抛物线桁拱为研究对象，以桁拱的静力稳定为研究内容，分析其在轴压和压弯荷载作用下的平面内稳定性能，具体研究工作如下：（1）有限元模型的建立与验证利用有限元分析软件ABAQUS建立钢管混凝土抛物线桁拱有限元模型，通过对比分析选取合适的单元类型和分析方法，并且在分析中引入双重非线性。根据《钢管混凝土拱桥技术规范》（GB50

5、923-2013）和实际工程确定了本文模型参数，并考虑实际需要选择三种桁式截面加以研究。为了检验本文所建模型的正确性，采用钢管混凝土抛物线拱和钢管混凝土格构柱的试验结果对上述有限元计算方法进行验证。（2）钢管混凝土抛物线桁拱轴压稳定性能分析考虑缀条剪切变形对稳定承载力的影响，推导了三种常用桁式截面的换算长细比。以所提模型为例，分析了钢管混凝土抛物线桁拱面内稳定性能，得到了矢跨比和初始缺陷对钢管混凝土抛物线桁拱面内稳定承载力的影响规律。对已有的单圆管钢管混凝土抛物线拱面内稳定设计公式进行修正，提出了适用于钢管混凝土抛物

6、线桁拱的面内稳定设计公式。（3）钢管混凝土抛物线桁拱压弯稳定性能分析结合一阶弹性分析得到钢管混凝土抛物线桁拱在典型压弯荷载作用下的内力分布规律，分析了矢跨比和初始缺陷对桁式拱压弯稳定承载力的影响。根据桁拱在压弯荷载作用下的受力性能建立了压弯设计公式，并根据有限元计算结果和公式计算结果的对比对公式予以修正。关键词：钢管混凝土；抛物线桁拱；平面内稳定；轴压；压弯-I-AbstractAbstractInrecentyears,concrete-filledsteeltubular(CFST)archeshavegaine

7、davastdevelopmentinChina,leadingtoanincreasingnumberofCFSTarchesbuiltinrecenttwentyyears.Accordingtoincompletestatistics,therearemorethan300archbridgesusingCFSTastheirstructuralmembers,andmorethan50%archribsaretrusssection.CFSTtrussarchesarewidelyusedinlongspan

8、bridgesduetotheirfavorablespanningabilityandappearance,andthelongestspanforthistypeofbridgehasreached500m.Comparedwiththerapiddevelopment,theinvestigationsonCFSTtrussarchesa