上承式钢管混凝土拱桥设计的若干关键技术问题研究.pdf

硕士学位论文辛卞科技大署分类号——上承式钢管混凝土拱桥设计的若干关键技术问题研究年刮王剑一直苤蕉氲基堇评阅人堑蔓堇胡盛论文答辩日期学位授予日期学位申请人:学科专业:建筑与土木工程指导教师:卫军教授蝤:垒:答辩委员会主席
华中科技大学硕士学位论文摘要题有:施工过程中的体系转换使得截面的应力变化明显;钢管内混凝土的徐变作用,本文以一上承式钢管混凝土拱桥——千岛湖大桥的设计与施工为例,使用大型通用有限元分析软件疌⒏们诺目占浼扑隳P停菔导适┕すば颍钢管混凝土拱桥近年来在我国发展很快,然而对于钢管混凝土拱桥设计理论的研究相对滞后于工程实践。在上承式钢管混凝土拱桥设计过程中存在的关键技术问导致钢管和混凝土发生截面应力重分布,最终引起钢管应力的显著增加:施工过程中和成桥后的稳定性问题特别突出等等。对该桥施工阶段及运营阶段进行静力分析,得出各控制截面的应力变化时程曲线,计算了主拱肋在各种荷载影响下成桥阶段的应力状态和变形,同时考虑不同湿度下混凝土的徐变效应对钢管混凝土拱桥拱肋内力和应力的重分布以及稳定性的影响。本文还采用空间模型对稳定性问题进行计算,通过施工过程和成桥后的特征值分析,确定了最不利失稳阶段。计算结果表明,该桥在施工阶段和运营阶段均有较好的稳定性。本文的研究结果己成功地应用于千岛湖大桥的设计与旅工实践中,确保了该桥设计与篪工的顺利实施,并为上承式钢管混凝土拱桥的设计提供了理论依据。关键词:钢管混凝土上承式拱桥静力分析徐变稳定性
华中科技大学硕士学位论文甅,,.琣—,.,,甌,,.篊
蚺坪一碱础日期:加产“月日期:!H月土独创性声明学位论文版权使用授权书日期:。瞄年本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口,本论文属于不保密口。朐谝陨戏娇蚰诖颉”年解密后适用本授权书。指导教师签名在
华中科技大学硕士学位论文髀引言由于近年我国大力加强交通基础设施建设,需要修建大量的桥梁,拱桥作为桥梁的基本桥型之一,在我国的公路、铁路及市政工程中曾得到广泛的应用,为我国桥梁建设的主要桥型之一。过去,拱桥的拱肋材料主要是钢筋混凝土和圬工材料,而材料强度低,篪工方面的困难一直困扰着拱桥跨径的发展。钢管混凝土的出现,推动了钢管混凝土拱桥的发展,给拱桥的发展注入了新的活力渭夜缸丫ǔ傻南执止芑炷凉扒磐计,在此类桥中,结构形式按桥面系位置分类有上承式、中承式、下承式:按受力分类有系杆拱和有推力拱等;截面形式有单圆形、哑铃形、桁架、箱型等形式;施工方法有支架法、缆索吊装法、转体施工法、悬臂拼装法等钢管混凝土拱桥属于一种组合结构,其基本物理力学特性主要有以下两个方面:一是钢管对核心混凝土产生套箍作用,使混凝土处于三向受压状态,从而使其抗压强度得以提高;二是核心混凝士增强了钢管的稳定性,使其不易发生局部屈曲【“K淙桓止芑炷凉扒沤昀丛谖夜⒄购芸欤亲魑R恢中滦说结构形式,其设计理论尝不很成熟,存在着诸多问题待以研究。
华中科技大学硕士学位论文钢管混凝±拱桥拉展的历史回顾随着我国国民经济的迅速发展,对交通运输业提出了更高的要求,桥梁这一陆上交通关键环节的蓬勃发展也就不言而喻了。在众多的桥型中,拱桥以其挺拔、宏伟的气势,优美的造型和良好的结构受力性能及跨越能力而在现代桥梁结构中占据重要~席。其结构形式丰富多彩,按主拱圈的截面形式分,主要有板拱桥、肋拱、双茴拱桥、箱形拱桥板拱桥是最古老的拱桥型式【∞捎谄浣峁辜虻ァ⑹┕し奖悖两袢栽谑褂谩但由于自重大,限制了其跨越能力,因此板拱一般仅用于小跨径桥梁。肋拱桥的材料用量一般比板拱桥经济,跨越能力较板拱大,但构造比板拱复杂双曲拱桥的主拱圈在纵向和横向均呈曲线型,其抵抗矩比相同面积的实体板拱大卿。因此,可以节省材料,且结构自重轻,跨越能力较大,最大跨径已达到。箱形拱桥,由于箱形拱的截面挖空,使得其截面的抵抗矩较相同截面积的板拱的截面抵抗矩大得多,从而大大减少了弯矩引起的应力,节省材料较多。拱桥作为压弯结构,随着跨度的增大,高强材料的应用受到稳定问题的约束;而且钢筋混凝土拱桥和预应力混凝土拱桥结构自重亦相应增大,施工架设问题十分突出,特别是拱脚水平力的增加使墩台工程庞大,加之一般拱桥施工方法的局限性而限制