梁拱组合体系桥梁的稳定性研究

作     者：宫凤 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：檀永刚

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：梁拱组合体系 稳定 单肋拱 极限承载力 

摘      要：梁拱组合体系桥梁兼具梁桥和拱桥的优点。它造型优美,结构合理,施工方便,在现代桥梁设计中是很有竞争力的桥型。拱桥的拱肋是受压为主的构件,同时还承受一定的弯矩,扭矩和剪力的作用,受力比较复杂,在施工和运营过程中,自然存在着稳定问题。出于对建筑造型的要求,出现了很多造型奇异的拱结构。比如两根拱肋外倾,中间不设横撑的蝶形拱,只有一片拱肋的单肋拱等。由于去掉了中间的横向联系,侧向刚度很小,拱桥的横向稳定问题特别突出。 稳定问题可分为两类,第一类稳定问题计算简单,最后可归结为特征值的问题,具有重要的工程意义。但是由于初始缺陷的存在,实际中拱桥失稳问题都是第二类失稳问题。所以在计算稳定问题的时候,应该计入几何非线性和材料非线性的影响。 本文以大连庄河市干沟大桥为工程背景,通过对其进行第一类稳定性分析,讨论了影响此类拱桥稳定性的各种参数,得出参数变化对拱桥稳定的影响规律。另外计入非线性对稳定的影响,得出满足极限承载力时对应的第一类稳定系数,给实际桥梁设计中要求的稳定系数提出建议。 计算结果表明,吊杆的非保向力对拱桥稳定有很大的影响。考虑几何非线性和材料非线性后,拱桥的稳定性都有所降低,其中材料非线性的影响要更大。文中还分析了干沟大桥拱肋转体施工过程中的稳定性,对施工中最不利的时刻进行验算,以使该桥在施工和运营阶段都满足稳定的要求。