钢管混凝土劲性骨架拱桥分环连续浇注外包混凝土稳定性分析

发布时间：2017-10-16 14:21

  本文关键词：钢管混凝土劲性骨架拱桥分环连续浇注外包混凝土稳定性分析

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【摘要】：钢管混凝土劲性骨架拱桥是一种内填外包型钢管混凝土拱桥,具有跨越能力大、承载能力强、稳定性能好、施工方便等优点,越来越多地被应用于大跨度桥梁中。大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工阶段,钢管混凝土劲性骨架主要作为施工支架承担施工荷载,其结构体系、混凝土材料特性、截面刚度和拱圈变形等均在不断变化,外包混凝土施工阶段稳定性问题成为了制约钢管混凝土劲性骨架拱桥发展的关键因素之一。采用斜拉扣挂法分环连续浇注拱圈外包混凝土,利用已有塔架和劲性骨架吊装阶段扣索,用千斤顶施加斜向拱轴线方向的拉力,从而控制拱圈应力和变形,提高结构稳定性。本文以云桂铁路南盘江特大桥为研究对象,建立Midas Civil空间有限元模型,研究斜拉扣挂法分环连续浇注主拱圈外包混凝土施工过程的受力和稳定性能。主要研究内容和结论有：研究了采用四组斜拉扣索连续浇注主拱圈外包混凝土的结构受力性能,分析结果表明,各控制截面的挠度、钢管应力和管内混凝土应力均能控制在容许范围之内,最不利受力状态出现在第1环的下弦杆拱脚截面。对比分析四组斜拉扣索连续浇注主拱圈外包混凝土的结构的线弹性和几何非线性稳定性能,结果表明,各环稳定系数变化规律相同,其中底板环波动最大,最小稳定系数出现在环1段19施工阶段,满足规范要求。考虑初始几何缺陷的几何非线性后,稳定系数折减幅度达5%-40%,平均折减19.55%,结构出现极值点失稳,随着外包混凝的连续浇注进行,主拱圈受力逐渐均匀、合理,此时初始几何缺陷对结构整体刚度的影响也越来越小,几何非线性的影响不能忽略。将底板环沿半跨细分76小段连续浇注,对比分析四组斜拉扣索与无索力调控下底板环各施工阶段稳定性能,结果表明斜拉扣索可以有效提高底板环各施工阶段稳定性,最大增幅达99.13%,平均增幅达47.73%,调载效果显著。探讨了横撑数量和几何缺陷大小对外包混凝土施工阶段稳定性的影响,得出以下结论：随着横撑数量的增加,外包混凝土各施工阶段的稳定系数均有所提高,在本文38道横撑下最为合理。初始几何缺陷作为不可避免的缺陷形式,当初始几何缺陷在容许偏差范围之内,对稳定性的影响较小；当超出容许偏差范围时,对稳定性的影响较大,不能忽略,施工过程中应将误差控制在容许范围之内。
【关键词】：钢管混凝土劲性骨架拱桥 外包混凝土 斜拉扣挂法 连续浇注 几何非线性 稳定性分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U445.57
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 钢管混凝土劲性骨架拱桥简介11-16
• 1.1.1 钢管混凝土劲性骨架拱桥的特点11-12
• 1.1.2 钢管混凝土劲性骨架拱桥的发展12-15
• 1.1.3 钢管混凝土劲性骨架拱桥研究现状15-16
• 1.2 钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土施工方法16-20
• 1.3 外包混凝土施工阶段稳定性研究现状和意义20-23
• 1.4 工程背景23-25
• 1.5 本文研究的内容和意义25-27
• 第二章 拱桥稳定分析理论27-34
• 2.1 拱桥稳定问题的分类27-28
• 2.2 拱桥稳定分析的有限元法28-33
• 2.2.1 线弹性稳定分析28-29
• 2.2.2 几何非线性稳定分析29-30
• 2.2.3 非线性方程组的求解30-33
• 2.3 初始几何缺陷的研究方法33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 斜拉扣挂法分环连续浇注外包混凝土稳定性分析34-63
• 3.1 引言34
• 3.2 有限元模型的建立34-40
• 3.2.1 拱圈外包混凝土施工阶段划分34-36
• 3.2.2 主拱圈模型的建立36-37
• 3.2.3 钢管混凝土截面特性37-39
• 3.2.4 建模的几点说明39-40
• 3.3 斜拉扣索的设置40-44
• 3.4 四组扣索调控下外包混凝土施工阶段受力分析44-50
• 3.4.1 挠度44-45
• 3.4.2 钢管应力45-46
• 3.4.3 管内混凝土应力46-47
• 3.4.4 外包混凝土应力47-50
• 3.5 四组扣索调控下外包混凝土施工阶段稳定性分析50-61
• 3.5.1 线弹性稳定性分析50-55
• 3.5.2 四组扣索调控底板环稳定分析55-57
• 3.5.3 几何非线性稳定性分析57-61
• 3.6 本章小结61-63
• 第四章 影响外包混凝土施工阶段稳定性的因素分析63-68
• 4.1 钢管混凝土劲性骨架横撑对稳定性的影响63-65
• 4.2 初始几何缺陷的影响65-67
• 4.3 本章小结67-68
• 第五章 结论与展望68-70
• 5.1 结论68-69
• 5.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间发表的论文75-76
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目76

【参考文献】

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8 张r，

本文编号：1043155