贝雷拱架设计与优化

作     者：张兴华 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘盛山

授予年度：2010年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：贝雷拱架 结构优化 拱架施工 稳定 

摘      要：拱架施工法作为大跨径拱桥的重要施工方法,在我国主要利用贝雷片,在上弦加些小杆件形成折线形的贝雷拱架,然后在钢拱架上用钢管搭设成支架,在其上立模浇筑拱圈进行施工。这种方法不但经济,而且安全可靠,在工程实践中取得了良好的施工效果。 本文以贵州省正安县桑坝大桥为工程背景,研究了拱桥拱架施工方法中贝雷拱架施工方案的设计与优化,并对贝雷拱架的稳定进行了分析。具体内容如下： 首先介绍了按照传统结构设计方法对桑坝大桥拱架方案的设计及验算进行了全过程分析,包括模型参数及计算简图、计算假定、杆件承载力计算、荷载工况、拱架拼装过程的扣索索力以及拱圈浇筑程序等,并且总结了贝雷拱架施工方案设计的要点。设计计算过程采用大连理工大学桥梁教研室黄才良教授编制的杆系有限元计算程序PFR程序计算拱架内力与变形。通过理论计算表明本桥拱架在各个施工阶段,其杆件的应力、位移均处于规范允许范围内,并有一定的安全可靠度。依然以桑坝大桥贝雷拱架为设计模板,运用ANSYS优化工具,对拱架拼装方案进行优化设计,最终达到拱架轴线相对压力线偏心距离最小以及各施工阶段拱架弦杆内力分布均匀的目的。 最后对贝雷拱架的两类稳定问题进行分析,验算拱架面内及面外稳定,对比几何非线性和材料非线性对拱架极限承载能力的影响。