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高等桥梁结构理论(土木工程核心课程)

时间:2020-11-02 21:50:51     发布者:

高等桥梁结构理论

0814土木工程一级学科研究生核心课程指南

一、课程概述

本课程是为土木工程专业桥梁方向研究生提高桥梁结构分析能力而设置的。课程体系主要由桥梁结构空间分析理论、混凝土桥梁分析设计理论、钢桥与组合结构桥梁分析设计理论、大跨度桥梁结构分析设计理论等四个部分组成。第一部分主要针对混凝土桥和钢桥断面的空间效应,即薄壁效应(扭转、畸变)、剪力滞效应以及宽桥的横向分布效应,求解这些效应的经典方法和现代数值计算模型,以及由薄壁效应延伸的曲线梁桥分析方法、由现代数值计算模型延伸的斜桥分析方法二部分主要针对混凝土桥梁受力特点的分析设计理论,包括混凝土收缩、徐变、温度效应分析理论,混凝土强度理论和有限元分析理论,混凝土压杆模型设计理论、混凝土耐久性分析设计理论、混凝土新材料:第三部分主要针对钢和组合桥梁受力特点的分析设计理论,包括钢桥构件稳定性分析经典方法及数值方法、钢抗疲劳分析方法,正交异性钢桥面板分析理论、组合梁桥分析理论;第四部分主要针对大跨度桥梁的受力特点,包括桥梁几何非线性分析理论、大跨度桥梁的稳定性分析、斜拉桥结构分析方法和施工控制方法,悬索桥结构分析。本课程在阐述桥梁结构分析理论的同时,还介绍一些桥梁结构设计规范相关条文制定的依据。

二、先修课程

材料力学,结构力学,结构设计原理,桥梁工程,钢桥,有限单元法,弹塑性力学。

三、课程目标

本课程在先修桥梁专业课程基础上对内容进行深化,并为适应桥梁分析理论和软件的不断发展,全面系统介绍桥梁结构空间分析理论、混凝土桥梁分析设计理论、钢桥与组合结构桥梁分析设计理论、大跨度桥梁结构分析设计理论,以培养学生既有扎实的理论基础、又有熟练的计算和分析能力,正确和深刻认识现行桥梁规范条文的理论依据。通过本课程的学习,使研究生能从原理和问题本质上去认识桥梁结构的受力性能,并掌握基本的研究方法,为今后从事研究工作和提升创新能力打下坚实基础。

四、适用对象

土木工程专业桥梁方向的博士研究生和硕士研究生。

五、授课方式

本课程采用PPT结合板书形式教学。推导公式主要采用板书形式、介绍知识主要采用 PPT形式。

序号

描述

节号

知识点概述

1

薄壁箱梁剪力滞效应理论

1

剪力滞概念与定义

2

变分法分析箱梁剪力滞效应

3

几种梁式桥剪力滞解析解

4

剪力滞的横向、纵向效应和结构参数对其分布的影响

5

翼板有效分布宽度概念与规定

6

负剪力滞现象和有限元方法应用

2

薄壁箱梁扭转分析理论

1

箱梁弯曲的应力

2

箱梁自由扭转剪应力

3

箱梁约束扭转剪应力和曲应力

4

箱梁畸形变应力(剪应力、正应力、横向正力)

3

正交异性钢桥面板计算

1

正交异性钢桥面板构造和受力特征

2

桥面板分析三个结构体系

3

正交异性钢桥面板计算的P.E

4

正交异性钢桥面板数值计算方法

5

正交异性板桥面铺和疲劳问题

4

钢桥疲劳

设计

1

疲劳破坏定义和基本概念

2

疲劳设计应力比准则

3

疲劳设计应力力幅检算准则

4

疲劳设计 Miner 检算准则

5

S-N曲线

6

荷载谱与应力谱

7

应力历程计算雨流法和泄水法

8

钢桥疲劳设计方法

9

钢桥常见的疲劳裂纹

5

混凝土桥梁徐变、收缩及温度效应分析

1

混凝土桥梁徐变、收缩的基本定义及特性

2

混凝土弹性模量、徐变及收缩的数学表达式

3

徐变、收缩的应变和应力关系方程

4

徐变收缩效应的分析方法

5

热物理性能与温度作用特点

6

温度场的分析方法

7

温度分布的简化形式

8

温度效应分析方法、温度自应力和次应力的计算方法

6

混凝土的强度理论、有限元分析和压杆拉杆模型

1

应力张量和H-W 坐标系

2

混凝土破坏准则

3

混凝土本构关系

4

钢筋混凝土结构的有限元模型

5

有限元模型中混凝土裂缝的处理方式

6

杆拉杆模型的基本概念

7

构件压杆拉杆模型的基本方法

8

构件压杆拉杆模型的设计应用步骤

7

混凝土桥梁空间效应的实用精细化


1

箱梁的薄壁效应、面内效应和面外效应

2

直箱桥和弯箱梁桥的薄壁效应系数

3

宽箱梁桥各道腹板的荷载分配

4

宽虞缘桥梁的剪力滞效应

5

混凝土桥梁的常见裂缝形式

6

混凝土桥梁的完整验算应力

7

实用精细化模型与验算应力

8

空间网格模型计算箱梁桥的完整验算应力

9

折面梁格模型计算宽箱梁桥的荷载横向分布

10

由度模型计算箱梁桥的薄壁效应系数

8

混凝土桥梁的耐久性

1

混凝土材料的劣化与损伤

2

混凝土中钢筋的锈与损伤

3

构件受力性能退化的主要因

4

构件破坏的过程与特性

5

截面构件的承载力

6

结构耐久性设计的理论基础

7

结构实用年限的预测方法

8

结构久性设计的实用方法

9

组合桥梁性能分析

1

组合桥梁性能分析

2

组合桥梁截面应力分析

3

组合桥梁连接件作用分析

4

连续组合梁负弯矩区作用分析

10

大跨度桥梁发展概况


1

大跨度桥梁发展与现状

2

FRP 材料的性能

3

FRP材料在大跨度桥梁结构中的应用

4

新世纪的大桥工程

5

未来的桥梁

11

结构几何非线性分析

1

非线性问题及分类

2

桥梁结构几何非线性分析的有限元方法

3

桥梁结构分析常用单元的切线刚度矩阵

4

桥梁结构几何非线性分析若干问题的讨论

5

非线性方程的求解

12

大跨度桥梁的

稳定分析

1

两类稳定问题

2

第一类弹性及弹塑性稳定分析

3

拱桥稳定分析和非保向力效应

4

材料非线性问题

5

第二类稳定问题和极限承载力全过程分析

13

斜拉桥结构分析

1

斜拉桥恒载受力状态的优化

2

斜拉桥的有限位移理论分析

3

斜拉桥的稳定计算

4

考虑二阶效应的近似计算

14

悬索桥结构分析

1

悬索桥的近似分析

2

悬索桥主塔的计算

3

悬索桥成桥状态和施工状态的精确计算

15

斜梁桥及曲线梁桥分析


1

斜弯桥的工程需求

2

斜弯桥的主要受力特点

3

斜弯桥的经典计算方法

4

斜弯桥的设计关注要点

16

大跨度桥梁施工控制

1

现代桥梁施工控制方法介绍

2

大跨度连续体系梁桥的施工控制

3

斜拉桥的施工控制

4

悬索桥的施工控制

六、课程内容

七、考核要求

本课程采用闭卷形式考试。要求学生对概念把握清晰、掌握理论基础知识、具备解决问题

能力、有公式推导和分析计算能力。

八、编写成员名单

徐栋(同济大学)、李国平(同济大学)、吴定俊(同济大学)、苏庆田(同济大学)、肖汝城(同济大学)、石雪飞(同济大学)、郭安薪(哈尔滨工业大学)、富海鹰(西南交通大学)、韩强(北京工业大学)、方志(湖南大学)、吕朝锋(浙江大学)