44m異變斷面大型拱架的設(shè)計與試驗研究

44m異變斷面大型拱架的設(shè)計與試驗研究44m異變斷面大型拱架的設(shè)計與試驗研究摘要本文采用有限元方法對44m異變斷面大型拱架的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和優(yōu)化。通過對材料和截面的選擇、節(jié)點的布置、支撐和荷載分析等方面的考慮，得出了合理的設(shè)計方案。之后，通過在實驗室中搭建展示模型，對該設(shè)計方案進行了試驗。試驗結(jié)果驗證了設(shè)計方案的正確性和安全性。本文詳細介紹了設(shè)計和優(yōu)化的過程以及試驗結(jié)果，為異變斷面大型拱架的設(shè)計提供了實用的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：異變斷面；大型拱架；有限元分析；模型試驗AbstractInthispaper,thestructureofa44mvariablecross-sectionlargearchwasdesignedandoptimizedusingfiniteelementmethod.Throughconsideringtheselectionofmaterialsandsections,thearrangementofnodes,supportandloadanalysis,areasonabledesignschemewasproposed.Then,ademonstrationmodelwasbuiltinthelaboratorytoconductexperimentsonthedesignscheme.Theexperimentalresultsverifiedthecorrectnessandsafetyofthedesignscheme.Thispaperdescribesindetailthedesignandoptimizationprocessandexperimentalresults,providingpracticalguidanceforthedesignofvariablecross-sectionlargearches.Keywords:Variablecross-section;Largearch;Finiteelementanalysis;Modeltest引言大型拱橋作為現(xiàn)代城市中一道最美的風(fēng)景線，其建造將對交通以及城市形象的提升產(chǎn)生積極的作用。異變斷面大型拱橋由于截面的變化，拱腹板、側(cè)墻板及縱向隔板的變形及應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)均具有一定的差異。因此，建造這類拱橋的先決條件是對其完整、準(zhǔn)確的力學(xué)性能分析，從而為工程設(shè)計和施工的順利進行提供有效的依據(jù)。本文通過對計算機程序的運用，并結(jié)合模型試驗，對異變斷面大型拱橋的設(shè)計與試驗進行了研究。在工程設(shè)計和實際應(yīng)用中，具有較大參考意義。1.拱架的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1材料和截面的選擇拱架的材料選擇為鋼材，實際選用的是Q345B（國標(biāo)304高強度結(jié)構(gòu)鋼），因其高強度、可塑性高、機械性能優(yōu)良等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。1.2節(jié)點的布置拱架的節(jié)點布置應(yīng)合理，保證在整個拱架結(jié)構(gòu)中各部分的強度和穩(wěn)定性。本設(shè)計采用等距的節(jié)點布置方案。1.3支撐和荷載分析為了保證拱架在荷載作用下的穩(wěn)定性和安全性，拱架需要經(jīng)過嚴(yán)格的支撐和荷載分析。在本設(shè)計中，支撐位置和構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力建筑結(jié)構(gòu)，其在無荷載和荷載作用下都有很好的穩(wěn)定性。荷載分析主要分為靜荷載與活荷載兩部分。2.有限元分析2.1建立模型建立了拱架模型的三維有限元模型，在計算時考慮節(jié)點的間距、角度、曲率等因素。2.2分析拱架的力學(xué)特性通過計算機程序進行計算，得出了拱架的結(jié)構(gòu)剛度和應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)等力學(xué)特性參數(shù)。計算結(jié)果表明，設(shè)計方案在力學(xué)特性方面合理。3.模型試驗3.1搭建展示模型在實驗室中搭建了一個44m異變斷面大型拱架的展示模型，并按照設(shè)計方案進行了構(gòu)造。3.2模型試驗通過加載、撓度等測試，對設(shè)計方案進行了試驗。試驗結(jié)果表明，設(shè)計方案的穩(wěn)定性和安全性均達到了設(shè)計要求。結(jié)論本文考慮到了材料和截面的選擇、節(jié)點的布置、支撐和荷載分析等因素，提出了適合異變斷面