拱結構矢跨比設計研究.pdf

1、拱結構的存在時間之悠久，在實際工程中也是承載能力強、造型漂亮美觀、跨度比較大等諸多優(yōu)點，在工程領域如橋梁以及地鐵隧道開挖支護、水壩等方面有著廣泛應用。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內建成，到目前其已經作為一種新興的橋梁結構形式在我國得到了快速發(fā)展，其中跨度最大的鋼管拱已超過500米，跨度超過200米的已經非常多了。拱結構的發(fā)展速度很快，不斷有新的施工方法和橋型出現。但與如此廣泛的應用和建造速

2、度相比，專門關于拱橋的各種規(guī)范和工藝、設計標準，以及理論研究還沒有跟上，因此開展拱橋更深入的研究十分迫切和必要。
　　本文以拱結構的矢跨比為研究對象，研究不同矢跨比對拱結構受力性能的影響，具體內容如下:
　　(1)不同矢跨比拱結構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分析拱結構的靜力性能，其主要分析步驟包括在保持跨徑、基本截面形狀、材料參數等參數不變的條件下，建立多個不同矢跨比的有限元模型，分

3、別施加相同荷載、求解和后處理四個階段。不同矢跨比對拱結構的內力、彎矩、位移有了清楚認識，有限元模型的建立既是后續(xù)分析的基礎，也是對后面理論分析的結論驗證。
　　(2)利用虛功原理和廣義變分原理推導了固支邊界條件和豎向均布荷載作用下拋物線拱的計算表達式，圍繞位移-荷載-內力-不同矢跨比四者的關系，通過系統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作用荷載和軸向壓力的關系以及豎向位移之間的表達式，重點