【博士】大跨徑有推力無鉸拱橋極限承載力研究【2005】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)土木工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2005年　　極限承載力是關(guān)系橋梁結(jié)構(gòu)安全與經(jīng)濟的主要闖題之一。隨著施工技術(shù)水平的發(fā)展和完善，以及高強材料和薄壁結(jié)構(gòu)的廣泛使用，使得拱橋的這一問題更顯重要。　　對以承壓為主的拱橋，其極限承載力必然會涉及到穩(wěn)定問題。以往有關(guān)拱橋的屈曲計算，都是基于第一類穩(wěn)定理論進行的。而在實際工程中，由于安裝誤差、材料缺陷、荷載施力點偏差等因素使得拱橋的失穩(wěn)一般都表現(xiàn)為第二類穩(wěn)定問題，即極值點失穩(wěn)。許多研究表明，第一類穩(wěn)定分析方法會過高估計拱的臨界力，不能保證拱結(jié)構(gòu)具有足夠的安全度。只有同時考慮拱變形影響和材料彈塑性影響，按幾何和材料非線性理論求解拱的極限荷載才能得到合理的結(jié)果。本文以背景工程為研究對象，全面、系統(tǒng)地研究了有推力無鉸拱橋的極限承載力問題：　　分別就研究對象在成橋狀態(tài)下的彈性屈曲問題、第二類彈性穩(wěn)定問題以及極限承載力問題進行了對比分析。通過對雙重非線性影響下，結(jié)構(gòu)達到極限承載力時荷載——位移曲線的研究，闡明了鋼筋混凝土無鉸拱和鋼管混凝土無鉸拱的破壞機理，并對造成二者破壞機理不同的內(nèi)因進行了分析?！　∮绊懝皹驑O限承載力的參數(shù)很多。本文就施工誤差(初始幾何缺陷)，荷載要素(荷載形式及其布置方式)，結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)(包括拱肋的矢跨比，材料強度，面內(nèi)剛度，含鋼率，橫撐數(shù)量、形式及其抗彎剛度)，吊桿(或立柱)非保向力效應(yīng)四類主要參數(shù)對結(jié)構(gòu)極酲承載力的影響進行了研究?！　±|索吊裝斜拉扣掛是大跨度拱橋常用施工方法之一。在該施工方法下，通過對背景工程合龍階段下的雙重非線性分析，研究了施工過程對結(jié)構(gòu)極限承載力的影響。針對纜風(fēng)索在施工中的作用，就其張拉力和水平張拉角對結(jié)構(gòu)面外承載力的提高程度進行了分析。從有利于結(jié)構(gòu)承載力的角度，討論了鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土的合理灌注方案。　　本文提出采用三次樣條函數(shù)來優(yōu)化拱橋在恒載下的初選拱軸線，并編制了相應(yīng)程序。以大跨度拱橋常用合理拱軸線為對象，兼顧強度和剛度兩因素的影晌，推導(dǎo)了恒載下拱橋極限跨徑的理論公式，進而對極限跨徑下拱橋矢跨比的合理取值范圍進行了討論。　　最后，就進一步工作的方向進行了簡要的討論?！　?

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