大跨度劲性骨架混凝土拱桥施工过程受力及极限承载能力研究

论文摘要

劲性骨架混凝土拱桥是指以钢桁拱作为支撑体系,在浇筑管内混凝土形成钢管混凝土结构后,再外挂模板分环浇筑外包混凝土逐步形成混凝土拱箱。在这个过程中拱桥的结构形式和荷载不断变化,具有时变结构的特征。本文以张花高速猛洞河大桥为工程背景,进行了如下研究:(1)探讨了桥梁施工阶段力学分析方法。采用ansys建立了猛洞河大桥的梁—壳空间有限元模型,用生死单元模拟施工阶段,采用应力叠加法并考虑几何非线性对猛洞河大桥主拱圈的施工过程进行了分析。(2)研究了猛洞河大桥在主拱圈施工过程中的稳定性。建立全桥空间有限元模型,在不考虑初始应力的作用和考虑双重非线性的情况下研究该桥的极限承载能力,并研究了含钢率的改变极限承载能力的影响。(3)研究在无索力作用下拱桥主拱圈施工过程的受力,选择应力超标的控制截面做出该截面的内力影响线,根据弯矩影响线来布置扣索。通过设置五组斜拉扣索调载后拱肋分四环基本实现从拱脚至拱顶混凝土连续浇注,钢管内混凝土、外包混凝土及钢管,无论压应力、拉应力均控制在容许范围内。说明弯矩影响线是劲性骨架外包混凝土施工中索力调整的有效工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土构件
• 1.1.1 钢管混凝土的发展概况
• 1.1.2 钢管混凝土的受力特点
• 1.1.3 钢管混凝土结构的研究现状
• 1.2 钢管混凝土结构在桥梁上的应用
• 1.2.1 钢管混凝土拱桥的分类
• 1.2.2 我国钢管混凝土拱桥的发展概况
• 1.2.3 钢管混凝土劲性骨架拱桥的优点
• 1.3 钢管混凝土劲性骨架拱桥的研究现状
• 1.3.1 钢管混凝土劲性骨架拱桥拱肋的计算
• 1.3.2 内力研究现状
• 1.3.3 稳定性研究现状
• 1.3.4 极限承载能力研究现状
• 1.4 工程背景
• 1.5 本文研究的意义和主要内容
• 1.5.1 劲性骨架混凝土拱桥尚待解决的问题
• 1.5.2 研究意义和内容
• 第二章 劲性骨架拱桥施工过程仿真分析
• 2.1 桥梁施工阶段的分析方法
• 2.1.1 拱桥的施工方法
• 2.1.2 施工受力分析方法
• 2.1.3 力学叠加方法
• 2.2 工程实例分析
• 2.2.1 猛洞河大桥主拱圈施工阶段划分
• 2.2.2 猛洞河大桥施工过程的模拟
• 2.2.3 猛洞河大桥有限元模型的建立
• 2.2.4 施工过程受力分析中的假定
• 2.2.5 计算结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 劲性骨架拱桥极限承载能力研究
• 3.1 拱桥极限承载能力的相关理论
• 3.1.1 拱桥稳定性的基本概念和分类
• 3.1.2 拱桥极限承载能力的分析方法
• 3.2 劲性骨架混凝土拱桥的非线性
• 3.2.1 几何非线性
• 3.2.2 材料非线性
• 3.3 猛洞河大桥极限承载力的数值分析
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 稳定安全系数的概念
• 3.3.3 结构计算模型
• 3.3.4 猛洞河大桥的极限承载能力
• 3.3.5 猛洞河大桥极限承载能力的参数效应
• 3.4 本章小结
• 第四章 劲性骨架拱桥外包混凝土连续浇筑的实现
• 4.1 主拱圈外包混凝土的施工方法
• 4.1.1 水箱加载法
• 4.1.2 地锚加载法
• 4.1.3 多点均衡加载法
• 4.1.4 斜拉扣挂法
• 4.2 斜拉扣索法连续浇注拱肋混凝土的原理（合理拱轴线）
• 4.3 斜拉扣索的设置原则
• 4.4 斜拉扣索索力的确定
• 4.5 猛洞河大桥上外包混凝土连续浇筑的实现
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A