索—拱结构的稳定性能研究

论文题目: 索—拱结构的稳定性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 土木工程

作者: 胡淑辉

导师: 郭彦林

关键词: 索拱结构,矢跨比,稳定性能,极限承载力,参数分析

文献来源: 清华大学

发表年度: 2005

论文摘要: 拱结构因具有造型优美、刚度大和经济效益好等许多优越特性而被广泛应用于桥梁工程和结构工程领域。然而,拱结构也有不足之处,其在外荷载作用下容易失稳。为了更好地改善拱结构的稳定性能,近年来工程界出现了一种将索和拱结合起来的新型结构形式——索-拱杂交结构。在索-拱结构中,由于索的存在能有效地控制拱的变形,因而结构的刚度和极限承载力得以较大的提高。根据拉索布置形式的不同,索-拱结构的造型多种多样。本文共选取了两种不同布索形式的索-拱结构进行研究。其中,索-拱结构Ⅰ的拉索是按照两铰圆弧拱在全跨均布荷载作用下的弯矩分布进行拉布置,索-拱结构Ⅱ则是按照三铰拱在半跨均布荷载作用下的弯矩分布来进行布索的。对于索-拱结构Ⅰ,本文首先分析了两铰圆弧拱在全跨均布荷载作用下的弯矩分布情况,并据此确定了索-拱结构Ⅰ中拉索的布置形式;然后对索-拱结构Ⅰ在全跨均布荷载和半跨均布荷载作用下的弹性和弹塑性稳定性能进行了研究,并将其与纯拱结构的受力性能相比较;此外,本文还分析了拉索截面、撑杆长度、拉索预应力等参数对索-拱结构Ⅰ的弹性和弹塑性稳定性能的影响,以揭示索-拱结构Ⅰ的受力特性和破坏机理;最后,本文进行了索-拱结构Ⅰ在全跨均布荷载作用下的初始缺陷敏感性的分析。在对索-拱结构Ⅱ进行研究之前,本文首先研究了纯三铰拱的静力性能。通过改变三铰拱的矢跨比和拱铰位置,研究了三铰拱在不同荷载工况下的弹性和弹塑性稳定性能;此外,还分析了拱铰位于不同位置时三铰拱的变形和弯矩分布情况,为索-拱结构Ⅱ受力性能的研究提供了一定的指导依据。对于索-拱结构Ⅱ,本文主要通过变化矢跨比和拱铰位置,研究其在全跨均布荷载和半跨均布荷载作用下的弹性和弹塑性稳定性能,得出了不同矢跨比下的最优拱铰位置。本文运用数值模拟方法对两种索-拱结构在不同荷载工况下的弹性和弹塑性稳定性能进行了较为全面深入的研究,同时探讨了结构参数变化对于结构稳定性能的影响。课题的研究成果对此类结构设计有一定的参考价值。

论文目录:

第1章 绪论

1.1 索-拱结构的研究背景和意义

1.1.1 索-拱结构在工程中的应用

1.1.2 索-拱结构的节点构造形式

1.2 索-拱结构稳定性能的研究现状及存在的问题

1.2.1 结构稳定问题的基本理论

1.2.2 索-拱结构稳定性能的研究现状

1.2.3 索-拱结构稳定性能研究中的难点

1.3 索-拱结构稳定性能的研究方法

1.4 本文的研究内容

第2章 索-拱结构Ⅰ面内弹性稳定性能研究

2.1 索-拱结构Ⅰ中拉索布置形式的分析

2.1.1 算例分析

2.1.2 索-拱结构Ⅰ中拉索的布置

2.2 索-拱结构Ⅰ面内弹性稳定性能

2.2.1 索-拱结构Ⅰ的弹性屈曲路径

2.2.2 索-拱结构Ⅰ的变形过程图

2.2.3 索-拱结构Ⅰ弹性稳定性能的参数化分析

2.2.4 全跨均布荷载作用下索-拱结构Ⅰ的初始缺陷敏感性

2.3 本章小结

第3章 索-拱结构Ⅰ面内弹塑性稳定性能研究

3.1 弹塑性基本概念

3.1.1 屈服准则

3.1.2 强化准则

3.1.3 流动准则

3.2 索-拱结构Ⅰ的面内弹塑性稳定性能

3.2.1 索-拱结构Ⅰ的弹塑性屈曲路径

3.2.2 索-拱结构Ⅰ弹塑性稳定性能的参数化分析

3.2.3 全跨均布荷载作用下索-拱结构Ⅰ的初始缺陷敏感性

3.2.4 不同荷载工况下索-拱结构Ⅰ的弹塑性稳定性能

3.3 本章小结

第4章 三铰拱的静力性能研究

4.1 三铰拱的线弹性屈曲

4.1.1 线弹性屈曲基本理论

4.1.2 三铰拱的特征值屈曲荷载及屈曲模态

4.2 三铰拱的非线性弹性稳定性能

4.2.1 三铰拱的弹性极限承载力

4.2.2 三铰拱的非线性弹性屈曲路径

4.2.3 三铰拱的变形过程图

4.3 三铰拱的弹塑性稳定性能

4.3.1 三铰拱的弹塑性极限承载力

4.3.2 三铰拱的弹塑性屈曲路径

4.3.3 三铰拱的塑性破坏机理

4.4 本章小结

第5章 索-拱结构Ⅱ的面内稳定性能研究

5.1 索-拱结构Ⅱ的面内弹性稳定性能

5.1.1 索-拱结构Ⅱ的弹性极限承载力

5.1.2 索-拱结构Ⅱ的面内弹性屈曲路径

5.1.3 索-拱结构Ⅱ的变形图

5.2 索-拱结构Ⅱ的面内弹塑性稳定性能

5.2.1 索-拱结构Ⅱ的弹塑性极限承载力

5.2.2 索-拱结构Ⅱ的面内弹塑性屈曲路径

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

声明

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

发布时间: 2006-06-29

参考文献

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• [4].索网络增强充气拱结构的屈曲行为分析[D]. 薛智明.哈尔滨工业大学2016
• [5].钢箍碳纤维组合节点竹拱结构稳定承载力试验研究[D]. 曲妮妮.贵州大学2015
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• [7].充气拱结构的试验研究与稳定性分析[D]. 赵雪灵.长安大学2007
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• [9].基于曲率模态的拱结构损伤识别方法研究[D]. 赵俊.暨南大学2007
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