钢管混凝土拱桥模型试验探讨与结构抗震浅析

1、钢管混凝土拱桥模型试验探讨与结构抗震浅析    内容导读：到相关文献给出理由以证实其精确性。为此本文通过更符合实际受力情况的双截面法建模并计算表明，换算截面法得到的结果比双截面法变形稍大，但动力特性基本结果相同。为设计计算中采用现对简单的截面换算法提供了依据。分析得到拱肋构件面外振型早于面内出现的规律，这在拱肋稳定性分析中甚为重要，所以在实际设计与施工过程中特 钢管混凝土结构具有承载能力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火和耐腐蚀性能优良等特点，在现代结构工程特别是公路和桥梁中得到了越来越广泛的应用。迄今为止我国建造了为数不少得钢管混凝土拱桥，施工技术和设计

2、方法取得了很大进展。但在理论研究和成熟的设计施工规范尚有很多工作要做。本文着眼于该类桥梁的模型试验研究并采用理论解析和有限元数值计算方法，对钢管混凝土拱桥的抗震性能作了探讨。在文献调研的基础上，论述了钢管混凝土结构的性能随着物理参数、几何参数、应力状态和截面形式不同而变化的规律。分析了钢混组合材料及构件的整体集合特性，从而进行构件的相关力学计算。通过模型相似分析，结合工程实例，介入完成了钢管混凝土拱桥模型的制作并建立了试验加载系统，模拟拱桥施工和运行工况的试验研究。其成果一是为工程实践提供了有价值的资料，同时由此开发出用于创新教学的综合性试验。运用理论解析方法和有限元数值计算，探讨钢管混凝土拱

3、桥的抗震性能。在模态分析的基础上进行谱分析，求出桥梁典型截面的控制内力和最大位移；通过输入给定的地震波进行时程分析，求得拱桥控制截面的内力和最大位移。工程设计计算中通常采用的是截面换算法，但未检索到相关文献给出理由以证实其精确性。为此本文通过更符合实际受力情况的双截面法建模并计算表明，换算截面法得到的结果比双截面法变形稍大，但动力特性基本结果相同。为设计计算中采用现对简单的截面换算法提供了依据。分析得到拱肋构件面外振型早于面内出现的规律，这在拱肋稳定性分析中甚为重要，所以在实际设计与施工过程中特别要重视面外(横向)刚度问题。【关键词】：钢管混凝土拱桥监测模型试验动力特性抗震有限元谱分析时程分析

4、【论文提纲】：· 摘要4-5· ABSTRACT5-6· 第一章绪论6-13· §1.1钢管混凝土结构在拱桥中的应用6-8· §1.2钢管混凝土拱桥的结构与构造8-9· §1.3钢管混凝土拱桥研究进展9-11· 1.3.1极限承载 力研究9-10· 1.3.2材料和温度、时间效应的影响研究。10· 1.3.3动力特性研究10· 1.3.4几个有待深化的问题10-11· §1.4课题背景11-12· §1.5本文主要工作12-1

5、3· 第二章钢管混凝土拱桥基本理论13-21· §2.1材料基本假定13· §2.2核心混凝土的本构关系13-15· §2.3钢管的本构关系15-17· §2.4钢管混凝土轴压本构关系17-19· §2.5钢管混凝土纯弯构件的基本性能19-21· 第三章钢管混凝土拱桥模型试验研究21-43· §3.1模型理论基础21-23· 3.1.1模型相似准则21-23· 3.2.1模型比例选择23· §3.2模型设计与制作23

6、-27· 3.2.1试验原型23-24· 3.2.2试验各相似系数24-25· 3.2.3模型尺寸25· 3.2.4模型制作25-27· §3.3模拟施工监测方案设计27-29· §3.4试验加载系统设计29-32· 3.4.1试验恒载计算29-31· 3.4.2丈量|教学论文网|与加载装置31-32· 3.4.3加载程序32· §3.5施工工况下拱肋应力测试32-37· 3.5.1对称加载32-33· 3.5.2单向加载33· 3.5

7、.3数据分析33-36· 3.4.3小结36-37· §3.6水平拉索力测试37-39· 3.6.1振频测索力原理37-38· 3.6.2索力测试38· 3.6.2小结38-39· §3.7预应力张拉时拱肋应力测试39-43· 3.7.1张拉过程受力分析39-40· 3.7.2应力测试40-42· 3.7.3小结42-43· 第四章钢管混凝土拱桥的抗震性能研究43-72· §4.1拱桥动态响应有限元仿真44-47· 4.1.1分析方法45

8、3; 4.1.2建立模型45-47· §4.2地震反应分析的反应谱法47-56· 4.2.1模态分析49-52· 4.2.2谱分析52-55· 4.2.3规律分析55-56· §4.3地震反应时程分析56-62· 4.3.1概述56-57· 4.3.2钢管混凝土拱桥空间线弹性时程分析57-62· §4.4基于ANSYS的钢管混凝土拱桥地震反应时程分析62-704.4.1地震波的选择62-654.4.2计算结果65-704.3规律分析70-72第五章结束语72-75致谢75-76参考文献76-80独创性声明80学位论文版权使用授权书80上一页 1 2 3  .4基于ANSYS的钢管混凝土拱桥地震反应时程分析62-70· 4.4.1地震