現代拱形鋼結構設計原理與應用

《現代拱形鋼結構設計原理與應用》系統地介紹了拱形鋼結構設計中涉及的關鍵問題，包括拱形鋼結構的基本類型、受力特點和荷載效應分析、穩定性概念、穩定理論及設計方法、動力特性及抗震性能、特殊形式鋼拱的穩定性能以及拱形鋼結構的製作、安裝和施工分析等，重點介紹了拱形鋼結構平面內和平面外穩定理論和設計方法的研究現狀及最新研究進展。

第1章拱形結構的發展與現狀

1.1拱形結構的應用與發展

1.2結構特點

1.3結構設計的關鍵問題

1.3.1結構體系選型

1.3.2結構細部設計

1.3.3結構穩定性設計

1.3.4結構振動控制

1.3.5地震作用及抗震設計

1.3.6施工方案和施工控制

參考文獻

第2章拱形結構的基本類型、受力特點和荷載效應分析

2.1引言

2.2拱形結構的基本類型

2.2.1結構形式

2.2.2節點形式

2.3拱形結構的基本受力特點

2.4荷載及荷載組合

2.5一階與二階分析

2.6拱腳支承結構水平剛度的影響

2.7組合體系拱橋

2.7.1結構體系受力特點

2.7.2移動荷載和影響線

參考文獻

第3章拱形鋼結構穩定問題的基本概念及分類

3.1引言

3.2拱形鋼結構的失穩類型

3.2.1平面內失穩

3.2.2平面外失穩

3.2.3穩定問題分類

3.2.4穩定分析方法

3.3拱形鋼結構的失穩機理

3.3.1平面內穩定

3.3.2平面外整體穩定

3.3.3局部穩定

參考文獻

第4章拱形鋼結構線彈性屈曲理論

4.1平面內屈曲荷載

4.1.1平面微元拱段的平衡微分方程

4.1.2幾何方程

4.1.3截面內力與變形的關係

4.1.4圓弧拱的平面內屈曲方程

4.1.5靜水壓力作用下的屈曲荷載

4.1.6均布保向力作用下鉸支拱的屈曲荷載

4.1.7均布向心力作用下鉸支拱的屈曲荷載

4.1.8平面內屈曲荷載的比較和討論

4.1.9平面內屈曲的計算長度係數法

4.2平面外屈曲理論

4.2.1曲線構件微元段的一般平衡方程

4.2.2均勻受壓鉸支圓弧拱的彈性屈曲荷載

4.2.3均勻受彎鉸支圓弧拱的彈性屈曲荷載

4.2.4兩端固支拱的彈性屈曲

4.2.5不等拱腳端彎矩作用下圓弧拱的彈性屈曲荷載

4.2.6壓彎圓弧拱的彈性屈曲性能

4.3鋼管桁架拱的線彈性屈曲

4.3.1桁架結構的截面剛度

4.3.2面內彈性屈曲荷載

4.3.3平面外彈性屈曲荷載

參考文獻

第5章拱形鋼結構平面內穩定承載力設計方法

5.1引言

5.2平面內穩定承載力的研究現狀

5.3有限元計算方法

5.3.1有限元模型

5.3.2幾何初始缺陷及殘餘應力

5.4平面內彈塑性穩定性能

5.4.1整體穩定性能

5.4.2局部穩定性能

5.4.3平面內失穩破壞機理

5.5實腹式截面鋼拱的平面內穩定承載力設計方法

5.5.1均勻受壓拱

5.5.2壓彎鋼拱

5.5.3板件局部穩定設計

5.6腹板開孔鉸支圓弧鋼拱

5.6.1腹板開孔鋼拱的孔洞優化

5.6.2腹板開孔鋼拱的等效計算模型

5.6.3局部穩定性設計

5.6.4穩定承載力N—M相關設計公式

5.7鉸支圓弧鋼管桁架拱

5.7.1鋼管桁架拱的換算長細比

5.7.2彈塑性穩定承載力設計方法

5.8平面內穩定承載力的試驗研究

5.8.1實腹式截面鋼拱

5.8.2鋼管桁架拱

5.9索拱結構

5.9.1結構性能

5.9.2車輻拱

參考文獻

第6章拱形鋼結構平面外穩定承載力設計理論

6.1引言

6.2平面外穩定承載力問題的研究現狀

6.2.1無支撐鋼拱的穩定理論

6.2.2有面外支撐鋼拱的穩定設計方法

6.3鋼拱的平面外穩定承載力設計理論和方法

6.3.1有限元數值方法

6.3.2均勻受壓圓弧拱的平面外穩定承載力設計

6.3.3拱腳端部彎矩作用下圓弧拱的平面外穩定承載力

6.3.4壓彎圓弧拱的平面外穩定承載力設計方法

6.4鋼管桁架拱的平面外穩定承載力

6.4.1均勻受壓桁架拱的平面外穩定

6.4.2均勻正彎矩作用下桁架拱的平面外穩定

6.4.3相關穩定性

6.4.4一般荷載作用下的穩定承載力

6.5有面外支撐鋼拱的平面外穩定性能及承載力

6.5.1彈性穩定性能及支撐剛度

6.5.2平面外彈塑性穩定分析的幾何初始缺陷

6.5.3面外支撐非均勻布置的鋼拱平面外彈性屈曲性能

6.6拱牆結構平面外失穩機理與設計研究

6.6.1拱牆結構的失穩機理

6.6.2拱牆結構的彈性屈曲分析

6.6.3某火車站站房拱牆結構

6.7實腹式截面拱的平面外穩定承載力試驗

6.7.1試驗裝置及參數

6.7.2平面外穩定承載力試驗結果

6.7.3數值計算與試驗結果分析

參考文獻

第7章拱形鋼結構的動力特性及抗震性能

7.1引言

7.2拱形鋼結構的自振特性

7.2.1平面內振動

7.2.2空間振動

7.3拱形鋼結構的抗震性能

7.3.1地震作用

7.3.2地震作用下拱形鋼結構的動力響應

參考文獻

第8章波形鋼拱結構的穩定性能

8.1引言

8.2波形拱板結構

8.2.1組成與成型過程

8.2.2受力特性和破壞機理

8.2.3計算和設計方法

8.2.4波形拱板試驗研究

8.3波浪腹板鋼拱

8.3.1波浪腹板構件的應用背景

8.3.2波浪腹板構件的受力特點

8.3.3波浪腹板鋼拱的受力及失穩機理

參考文獻

第9章拱形鋼結構的製作、安裝與施工分析

9.1引言

9.2基本製作方法及工藝要求

9.3複雜形式的鋼拱製作工藝

9.3.1腹板開孔鋼拱

9.3.2波浪腹板鋼拱

9.4基本安裝方法及技術要求

9.5施工方案與施工過程分析

9.6工程實例

9.6.1工程背景

9.6.2施工方案比選

9.6.3兩種施工方案對結構成型內力的影響

9.6.4一體化有限元結構分析模型及演演算法實現

參考文獻

附錄A拱形鋼結構拱腳推力計算係數

附錄B實腹截面鋼拱平面內穩定曲線參數

附錄C實腹截面鋼拱平面內穩定係數

附錄D圓弧形鉸支鋼管桁架拱平面內穩定曲線的係數

附錄E圓弧形鉸支鋼管桁架拱平面內穩定係數

附錄F拱形鋼結構製作及安裝偏差限值規定