钢管混凝土拱桥结构动力特性计算与分析.pdf

西南交通大学研究生学位论文
摘要
结构动力特性是研究结构抗风、抗震等动力性能的基础,因此,正确地
计算大跨径钢管混凝土拱桥这种新型结构的动力特性尤为重要。到目前为止,
国内在这方面作的研究工作不多,曾有人运用现有的钢管混凝土计算理论对
一座大型的钢管混凝土拱桥结构动力特性进行过研究,结果是计算值与实测
值相差较远。为了真正地弄清产生这种差异的原因,并结合特大型钢管混凝
土拱桥—丫髻沙大桥的抗风试验课题,开展了有关钢管混凝土拱桥结构动
力特性的一些研究工作。
首先系统地概括总结了钢管混凝土的计算理论及其在钢管混凝土结构动
力特性计算中的应用。然后,以大跨径钢管混凝土拱桥—丫髻沙大桥作为
研究对象,建立空间计算模型,研究了全桥在静载作用下主拱肋内不同位置
的混凝土的应力在此基础上,计算、分析了丫髻沙大桥成桥状态下全桥结
构动力特性。最后,得出以下结论在对钢管混凝土拱桥进行计算时,对于
钢管混凝土构件,不能按仅受轴力作用的钢管混凝土计算其物理力学性能指
标,而必须考虑到竖向弯曲和水平弯曲对钢管内混凝土受力的影响。
【关键词’钢管混凝土拱桥主拱肋应丸者构动力特性

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第一章绪论
,钢管混凝土拱桥的发展概况
一钢管混凝土的发展概况
钢管混凝土,是在薄壁圆形钢管内填灌混凝土,使二者共同工作的一种
钢一混凝土组合材料。它具有以下特点
借助内填的混凝土提高钢管壁受压时的稳定性,提高钢管的抗腐
蚀性和耐久性
借助管壁对混凝土的套箍作用,提高混凝土的抗压强度、延性和
耐疲劳与耐冲击的性能,将钢材和混凝土有机地组合起来
在施工方面,钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板,
施工吊装重量轻,进度快,施工用钢量省。
由于钢管混凝土具有这些特点,所以,这种组合材料在国内外被人们广
泛地采用。
本世纪初,美国就在一些单层和多层房屋建筑中采用了称为“
的圆形钢管混凝土柱六十年代,钢管混凝土结构在西欧、北美、日
本和前苏联等工业发达国家受到重视,先后在厂房建筑、多层和高层建筑、
立交桥及特种工程结构中被加以应用八十年代以后,国外进一步发展钢管
高强度混凝土,并将其应用于高层建筑,如己建成的美国西雅图的
大厦和大厦均超过层,都用钢管高强度混凝
土柱。
我国从年开始研究钢管混凝土结构,年成功地用于北京地铁
车站工程七十年代,钢管混凝土结构相继在冶金、造船、电力等部门的单
层厂房和重力型构架中得到应用八十年代,进一步用在多层建筑的托架结
构中九十年代,钢管混凝土结构应用到高层建筑。另外,我国从八十年代
未开始,不同的行业部门根据需要制订、颁布、实施了一些钢管混凝土设计
规程,如国家建筑材料工业局年颁布的《钥管混凝土结构设计与施工
规程》、中国工程建设标准化协会年颁布的《钢管混凝土结
构设计与施工规程》、能源部电力规划管理局年颁布的‘火
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力发电厂主厂房钢混凝土组合结构设计暂行规定》,这些设计规
程对于钢管混凝土结构在我国迅速地推广应用起了非常重要的作用。
二钢管混凝土拱桥的发展概况“”、“‘〕
拱桥,由于在力学特性方面的优越性和结构造型的美观,历来是一种重
要桥型。但是,随着跨径增大,自重加大,特别是拱脚水平推力的增大使墩
台工程庞大,限制了拱桥的发展。为此,需要探索新的途径。多年以来,人
们经过长期不断地探索,发现了钢管混凝土这样一种具有高强轻质和方便施
工的新型结构材料,其优良的力学性能,正好适于突破影响拱桥发展的难点,
增强拱桥的竟争力。于是,人们在拱桥中应用钢管混凝土,将其作为拱桥的
主要承重结构—拱肋以及其它构件如立柱,从此,钢管混凝土拱桥这种
新的桥型结构诞生了。
最早将钢管混凝土这种组合材料应用于桥梁结构的是前苏联的桥梁专
家,早在年代末期,前苏联著名的桥梁专家教授曾用钢管混凝
土建造了跨越列宁格勒涅瓦河的拱梁组合体系公路桥,跨度达与此同
时,前苏联教授在西伯利亚也用钢管混凝土建造了一座跨度达
的铁路析肋钢管混凝土拱桥。此后,未见有此类桥梁建造的报道。
八十年代末期,我国四川桥梁工作者大胆地将钢管混凝土用于拱桥建设
上,成功