山西某大跨鋼管混凝土拱式渡槽結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力分析.pdf

1、鋼管混凝土在當(dāng)今作為一種新型的組合材料，具有經(jīng)濟(jì)效益高、塑性韌性好、承載力高、施工簡便等諸多的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于公路橋梁領(lǐng)域和高層建筑領(lǐng)域，但在水利上極少用到。作者認(rèn)為，由于橋梁與渡槽在結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性，所以借鑒渡槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼管混凝土拱橋的一些理論經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展一種新式的渡槽—鋼管混凝土拱式渡槽。[1]在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)的一些受力性能。
　　 本文以山西某提水灌溉工程為設(shè)計(jì)背景，結(jié)合鋼管混凝土拱橋與渡槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

2、利用有限元軟件Midas對(duì)該工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析，旨在通過對(duì)鋼管混凝土拱式渡槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、靜力特性與動(dòng)力特性的理論分析，為今后該結(jié)構(gòu)的發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.研究確定了不同跨度的鋼管混凝土拱式渡槽的結(jié)構(gòu)型式。本文通過對(duì)鋼管混凝土拱式結(jié)構(gòu)與渡槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，確定了每跨結(jié)構(gòu)的構(gòu)造型式以及各構(gòu)件的布置方式與截面尺寸。
　　 2.對(duì)所建模型進(jìn)行了模態(tài)分析，得到結(jié)構(gòu)主要的振動(dòng)形式:面內(nèi)振動(dòng)、面外

3、振動(dòng)與局部振動(dòng)，局部構(gòu)件有扭轉(zhuǎn)。同時(shí)又將各跨鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與其相應(yīng)的純鋼結(jié)構(gòu)做自振頻率對(duì)比，得到了剛度對(duì)結(jié)構(gòu)自振頻率的影響。
　　 3.對(duì)每跨鋼管混凝土拱式渡槽進(jìn)行了非線性靜力分析。運(yùn)用有限元分析軟件Midas，建立不同跨度的有限元模型，分析不同工況下各跨結(jié)構(gòu)的位移、變形以及結(jié)構(gòu)的受力性能，同時(shí)分析了隨著跨度的增加結(jié)構(gòu)的各指標(biāo)的變化情況。
　　 4.對(duì)各跨鋼管混凝土渡槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震分解反應(yīng)譜與彈性時(shí)程分析。運(yùn)用以上兩種

4、方法分別對(duì)各跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三向地震單獨(dú)作用與地震組合作用。得到了在各種地震工況下，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的位移與內(nèi)力響應(yīng)，并進(jìn)一步進(jìn)行了對(duì)比分析。得到結(jié)構(gòu)對(duì)橫向地震作用的響應(yīng)較為敏感，對(duì)豎向地震作用最不敏感。在雙向地震荷載組合作用下，結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)與單向地震作用下的位移響應(yīng)相差不大，但是內(nèi)力卻有較明顯的增大。經(jīng)過對(duì)比分析可知，隨著跨度的增加，地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的影響越明顯拱肋的面外彎矩越大。
　　 5.在各種地震作用下，結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位產(chǎn)生的應(yīng)力均