拱結(jié)構(gòu)矢跨比設(shè)計(jì)研究.pdf

1、拱結(jié)構(gòu)的存在時(shí)間之悠久，在實(shí)際工程中也是承載能力強(qiáng)、造型漂亮美觀、跨度比較大等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工程領(lǐng)域如橋梁以及地鐵隧道開(kāi)挖支護(hù)、水壩等方面有著廣泛應(yīng)用。在橋梁方面目前最有代表性的是屬鋼管混凝土拱橋了，自從第一座鋼管混凝土拱橋在國(guó)內(nèi)建成，到目前其已經(jīng)作為一種新興的橋梁結(jié)構(gòu)形式在我國(guó)得到了快速發(fā)展，其中跨度最大的鋼管拱已超過(guò)500米，跨度超過(guò)200米的已經(jīng)非常多了。拱結(jié)構(gòu)的發(fā)展速度很快，不斷有新的施工方法和橋型出現(xiàn)。但與如此廣泛的應(yīng)用和建造速

2、度相比，專門關(guān)于拱橋的各種規(guī)范和工藝、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以及理論研究還沒(méi)有跟上，因此開(kāi)展拱橋更深入的研究十分迫切和必要。
　　本文以拱結(jié)構(gòu)的矢跨比為研究對(duì)象，研究不同矢跨比對(duì)拱結(jié)構(gòu)受力性能的影響，具體內(nèi)容如下:
　　(1)不同矢跨比拱結(jié)構(gòu)有限元模型建立及靜力分析。采用大型通用有限元軟件Midas-civil分析拱結(jié)構(gòu)的靜力性能，其主要分析步驟包括在保持跨徑、基本截面形狀、材料參數(shù)等參數(shù)不變的條件下，建立多個(gè)不同矢跨比的有限元模型，分

3、別施加相同荷載、求解和后處理四個(gè)階段。不同矢跨比對(duì)拱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、彎矩、位移有了清楚認(rèn)識(shí)，有限元模型的建立既是后續(xù)分析的基礎(chǔ)，也是對(duì)后面理論分析的結(jié)論驗(yàn)證。
　　(2)利用虛功原理和廣義變分原理推導(dǎo)了固支邊界條件和豎向均布荷載作用下拋物線拱的計(jì)算表達(dá)式，圍繞位移-荷載-內(nèi)力-不同矢跨比四者的關(guān)系，通過(guò)系統(tǒng)總能量方程的變分求得拱的軸向、豎向平衡微分方程，建立了拋物線拱屈曲前和屈曲時(shí)作用荷載和軸向壓力的關(guān)系以及豎向位移之間的表達(dá)式，重點(diǎn)