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钢管混凝土拱桥极限承载力模拟与横撑对其影响研究探讨

杨欣  
【摘要】:钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,具有自重轻,强度大,抗变形能力强的优点。它较好的解决了修建桥梁所需的用料省,安装重量轻,施工简便,承载能力大的诸多矛盾。所以钢管混凝土拱桥近年来得到迅猛的发展。模型试验和计算机仿真模型是目前钢管混凝土极限承载力研究的主要手段,但是由于受尺寸和空间效应的约束,很难真实地反映结构的极限承载力。而采用计算机仿真分析技术模拟钢管混凝土拱桥极限承载力的全过程则可以较好地预测极限承载力。因此,本文的研究具有非常重要的理论和指导工程实践的意义。 本文的论文主要分为两大部分,第一部分是理论部分,主要探讨用计算机仿真模拟过程中我们常遇到的各种问题,其中包括目前各种极限承载力模型的优缺点比较,几何非线性问题讨论,材料非线性问题讨论,最后在对求解过程中所遇到的问题进行简单的探讨。 第二部分,以第一部分的理论为指导,通过大型有限元软件ANSYS来模拟南浦大桥主拱圈在均布荷载作用下的极限承载力,并探究主拱肋在极限荷载作用下的破坏过程。在模拟过程中,分别以三种方法进行模拟:1.特征值模拟;2.几何非线性模拟;3.双重非线性模拟。并总结各种模拟过程中的命令流框架,对以后的相关计算可以提供很好的指导。在双重非线性的模拟过程中,通过复合梁单元考虑了钢管对混凝土的套箍作用,通过特征值分析考虑了钢管混凝土的初始缺陷,使得模拟更接近真实的情况。 由于钢管混凝土的拱桥的横撑对钢管混凝土拱桥的极限承载力影响很大,所以我们可以借助南浦大桥的主拱肋模型探讨横撑对钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,其中主要包括横撑数目,横撑厚度变化,横撑直径横向联系位置,横撑数量和横撑直径同时变化,横撑直径和钢管厚度同时变化,横撑数量和钢管厚度同时变化对极限承载力的影响。 本文的研究为以后的计算机极限承载力模拟,及相关桥梁的横撑布置提供了很好的借鉴作用。


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