【摘要】：在現有的鋼管混凝土結構靜力分析研究中,以平面內力學性能的研究較多,空間穩(wěn)定性研究內容較少,其基礎理論大多參考鋼管混凝土柱。由于各種計算理論和分析方法存在的制約因素和限制條件,僅局限于特定參數和結構形式下的拱能取得較為理想的分析結果,超過約束后則計算誤差較大甚至方法不適用。其關鍵在于對拱結構的受力性能和破壞過程并沒有形成系統(tǒng)、統(tǒng)一的認識,依舊有很多結構工作行為未能得到揭示。為了揭示鋼管混凝土拱在空間荷載作用下的結構工作行為特征,本文利用結構受力狀態(tài)分析理論與方法,對單圓管鋼管混凝土拱的試驗數據進行再建模分析,研究工作包括:(1)系統(tǒng)地闡述了結構受力狀態(tài)理論和方法,提出用廣義應變能密度(GSED)作為結構受力狀態(tài)特征參數,實現對試驗數據進行再建模分析來表征結構的受力狀態(tài)模式,并將Mann-Kendall準則引入來檢測結構整體受力狀態(tài)的突變性,揭示并確定結構失效的起點,將其定義為失效荷載進行結構設計而非結構的極限荷載。(2)對單管拱的空間受力行為進行結構受力狀態(tài)分析,采用GSED參數得到描述結構整體的受力狀態(tài)特征曲線,并判別出結構的彈塑性分支點和失效荷載,當荷載超過失效荷載后,拱結構進入受力不穩(wěn)定的失效階段,不再適宜進行承載。通過結構響應參數(應變、位移)以及內力構成的受力狀態(tài)子模式的受力特征變化趨勢,對失效荷載的合理性進行驗證。(3)采用一種將模擬與插值相結合的數值形函數法,來實現對試驗數據較為準確的插值,獲取更加豐富的試驗信息。用該方法對單管拱有限的測點數據進行插值,得到結構各截面的應力應變場及結構的內力信息,從而深入分析結構的受力變化特征,進一步驗證了失效荷載的合理性。(4)對一單管拱在平面內五點均布荷載作用下的結構工作行為進行分析,基于結構受力狀態(tài)理論與方法探究了該拱的結構受力狀態(tài)特征變化與空間荷載下的拱的異同。在實際設計中,應當限制拱結構的橫向荷載作用使結構盡量受豎向力的作用,從而提高結構的實際承載力。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文過 400 座（跨徑在 50 米以上），跨徑達到 200 米的拱橋數量達到 50 余座徑達到 400 米的拱橋也將近 10 座，并且數量還在持續(xù)增長中。在目前廣泛應用的鋼管混凝土拱橋中，根據拱肋的截面不同可以劃分為類型，常見的是單管截面、雙管截面、多管（桁式）截面及其他形式截對桁式結構而言，單管截面及啞鈴形截面的構造形式相對簡單，而實際橋計中采用何種截面形式受到跨度、承載設計、施工等多方面制約，其中跨主導原因。單圓管截面（圖 1-1a）由于簡單的構造和較好的套箍作用，在徑橋梁當中應用廣泛；啞鈴型截面（圖 1-1b）在 75 米至 150 米跨的拱橋占有較大部分的比例，據資料數據統(tǒng)計，隨著跨度的增大，啞鈴型截面拱數量呈現減少趨勢。

ty /f。其中，σ 代表混凝土拉應力，ft2/3cu26f計算，fcu為邊長 150mm 的標準立方體表混凝土峰值應變，按0.36 6t cu31.4 f10 計算。應變關系采用五段式本構模型[53]，五個階（ab）、塑性段（bc）、強化段（cd）及二次彈性段 a 點應變e可由下式得到：e p s f /E比例極限，fp=0.8fy，Es代表鋼材彈性模量e，，鋼材切線模量由下式得到：ty s ss sy p p( )( )fE Ef f f 應力。對塑性階段，c 點處應變e2=10e1。強度極限 fu，由 fu/fy=1.6 可得，d 點處應變
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2708140