水環(huán)境下大跨度上承式拱橋的靜、動(dòng)力特性分析

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1、學(xué)校代號(hào)10536學(xué)號(hào)12102020222分類號(hào)U448密級(jí)公開碩士學(xué)位論文水環(huán)境下大跨度上承式拱橋的靜、動(dòng)力特性分析學(xué)位申請(qǐng)人姓名黎亮培養(yǎng)單位土木與建筑學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱易壯鵬副教授學(xué)科專業(yè)橋梁與隧道工程研究方向橋梁結(jié)構(gòu)非線性論文提交日期2015年4月長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論丈是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的包含任何其他個(gè)人或ｌａ內(nèi)容外，本論文不研究成栗。除了文中特別化：標(biāo)注引用的品，均集體。對(duì)本文的研究做出重要巧獻(xiàn)的個(gè)人和集體Ｈｉ經(jīng)發(fā)

2、表或撰寫的成果作的法律后果由本人承巧。。己在文中？明確方式標(biāo)明本人完全意識(shí)到本聲明作者簽名：＾爾＾曰期；抑Ｓ年；＾月／曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，問(wèn)意學(xué)?；崳姳緦W(xué)位論文作者完全留并向聞家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被巧閱和借－內(nèi)容編入巧關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)ｐｍ將本學(xué)位論文的全部或部分閱。本人授權(quán)長(zhǎng)沙理Ｘ大學(xué)＇或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。、縮印進(jìn)巧檢索，可臥采用影印本學(xué)位論文厲于□年解密后適用本授權(quán)書。，在１、保

3、密。２、不保密回請(qǐng)巧１＾上相應(yīng)方框內(nèi)巧（％抬年＾Ｗ／日口期：作者簽名：杞曰別巾簽么日期：又。＇奸＾月＾刊Ａ嗚戶多學(xué)校代號(hào)：10536學(xué)號(hào)：12102020222密級(jí)長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文水環(huán)境下大跨度上承式拱橋的靜、動(dòng)力特性分析學(xué)位申請(qǐng)人姓名黎亮導(dǎo)師姓名及職稱易壯鵬副教授培養(yǎng)單位土木與建筑學(xué)院專業(yè)名稱土木工程論文提交日期2015年4月論文答辯日期2015年5月答辯委員會(huì)主席王解軍教授AnalysisontheStaticandDynamicCharacteristics

4、ofLong-spanArchBridgeunderWaterEnvironmentbyLiLiangB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2007AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinBridgeandTunnelEngineeringinChangshaUniversityofScience&Technol

5、ogySupervisorAssociateProfessorYiZhuangpengMay,2015摘要近年來(lái)，隨著高速公路的發(fā)展，鐵路的提速，對(duì)道路的線形要求日益提高，沿線不免跨越深溝峽谷。由于峽谷的地形條件，以上承式拱橋方案較為合理。然而，對(duì)于水資源豐富的地區(qū)而言，峽谷又是水利工程建設(shè)多選地形。從實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的角度而言，線路爬坡高度不宜太高，設(shè)計(jì)標(biāo)高的降低導(dǎo)致拱圈多半會(huì)為庫(kù)水所淹。雖然水體與空氣同屬于流體，但在具體的某些特性上仍有不同，本論文基于此對(duì)庫(kù)區(qū)大跨度上承式拱橋展開分析研究：首先，針

6、對(duì)庫(kù)區(qū)大跨度上承式拱橋有別于其他拱橋的環(huán)境特征，確定該類拱橋在動(dòng)靜力分析時(shí)有別于其他拱橋的主要影響要素。大跨度上承式拱橋水下部分結(jié)構(gòu)會(huì)受到水體的影響。在正常水環(huán)境下，流水對(duì)結(jié)構(gòu)的作用主要在于側(cè)向流水壓力和豎向水浮力。在地震作用下，結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變形、振動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)致水體振動(dòng)，使水體通過(guò)動(dòng)水壓力的形式反作用于結(jié)構(gòu)，從而在結(jié)構(gòu)與水體之間形成作用與反作用并貫穿地震作用始終，因此流固耦合是地震作用下的主要影響因素。其次，對(duì)流體的基本特性進(jìn)行了研究，得到了水下拱圈部分的流水壓力、水浮力計(jì)算公式。對(duì)現(xiàn)有流固耦合的計(jì)

7、算理論進(jìn)行了研究，探尋適合水下拱圈結(jié)構(gòu)的流固耦合計(jì)算方法。再次，對(duì)拱結(jié)構(gòu)的有限元理論進(jìn)行了研究探討。雖然曲梁?jiǎn)卧m用于解拱的荷載效應(yīng)、自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)，但由于其復(fù)雜性，工程上的有限元仍更多的采用以直代曲的方法來(lái)求解拱結(jié)構(gòu)效應(yīng)。最后，根據(jù)工程實(shí)例，建立大跨度上承式拱橋的空間有限元模型，考慮靜力分析時(shí)的兩個(gè)主要影響因素—流水壓力和水浮力的作用，分析兩個(gè)主要影響因素對(duì)拱圈內(nèi)力的影響程度及影響規(guī)律，探討流水速度影響下，能否忽略流水壓力的影響，將庫(kù)水視為靜水，探討在低烈度地震設(shè)防區(qū)，靜水環(huán)境下拱圈可能被

8、淹沒(méi)的高度；研究考慮流固耦合作用后，拱圈淹沒(méi)深度對(duì)拱橋自振特性的影響規(guī)律以及此時(shí)地震作用下，拱圈淹沒(méi)深度對(duì)拱圈內(nèi)力影響程度及影響規(guī)律，探討在高烈度地震設(shè)防區(qū)，拱圈所能承受的淹沒(méi)高度。關(guān)鍵詞：上承式拱橋；流水壓力；水浮力；流固耦合；地震響應(yīng)IAbstractInrecentyears,withthedevelopmentofhighwayandthespeedupofrailway,therequirementsofroadlinienartenincreasing,whichlea