44m異變斷面大型拱架的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究44m異變斷面大型拱架的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究摘要本文采用有限元方法對(duì)44m異變斷面大型拱架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和優(yōu)化。通過對(duì)材料和截面的選擇、節(jié)點(diǎn)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(jì)方案。之后，通過在實(shí)驗(yàn)室中搭建展示模型，對(duì)該設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的正確性和安全性。本文詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)和優(yōu)化的過程以及試驗(yàn)結(jié)果，為異變斷面大型拱架的設(shè)計(jì)提供了實(shí)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(yàn)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(duì)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(duì)其完整、準(zhǔn)確的力學(xué)性能分析，從而為工程設(shè)計(jì)和施工的順利進(jìn)行提供有效的依據(jù)。本文通過對(duì)計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)用，并結(jié)合模型試驗(yàn)，對(duì)異變斷面大型拱橋的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)進(jìn)行了研究。在工程設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用中，具有較大參考意義。1.拱架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.1材料和截面的選擇拱架的材料選擇為鋼材，實(shí)際選用的是Q345B（國標(biāo)304高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼），因其高強(qiáng)度、可塑性高、機(jī)械性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。1.2節(jié)點(diǎn)的布置拱架的節(jié)點(diǎn)布置應(yīng)合理，保證在整個(gè)拱架結(jié)構(gòu)中各部分的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)采用等距的節(jié)點(diǎn)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(jì)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(jì)算時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)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(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)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(jì)算結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方案在力學(xué)特性方面合理。3.模型試驗(yàn)3.1搭建展示模型在實(shí)驗(yàn)室中搭建了一個(gè)44m異變斷面大型拱架的展示模型，并按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了構(gòu)造。3.2模型試驗(yàn)通過加載、撓度等測(cè)試，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)定性和安全性均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。結(jié)論本文考慮到了材料和截面的選擇、節(jié)點(diǎn)的布置、支撐和荷載分析等因素，提出了適合異變斷面