钢管混凝土拱桥几个关键技术研究

论文摘要

钢管混凝土拱桥是我国近年来桥梁建筑发展的新技术,是大跨度拱桥的一种比较理想的结构形式。由于钢管混凝土在桥梁上的应用,同时解决了拱桥高强度材料应用和施工两大难题,使拱桥更加轻巧,表现力也更强,给拱桥的发展注入了新的活力。因此,钢管混凝土拱桥在我国得到迅速发展,我国建造了大量的拱桥。中、下承式拱桥建筑造型极佳,在城市桥梁中往往受到青睐而成为城市的标志性建筑,目前仍在向更大跨径、更大规模的方向发展,应用区域和范围也在不断扩大。近年来,由于主客观原因导致了一些拱桥发生坍塌事故,造成了严重的人员伤亡和经济损失,引起了工程界的广泛关注和重视。众多钢管混凝土拱桥检测结果显示,由于设计和施工方面的原因,哑铃形钢管混凝土拱桥结构存在一些安全隐患,本文通过对两座钢管混凝土拱桥的有限元建模以及检测实测数据的处理分析,分别就吊杆索力检测、7吊杆损伤及拱肋钢管鼓管三方面进行了研究与探讨,主要取得了下列几点成果：1、阐述了目前施工和运营过程中拱桥吊杆索力测试的主要方法及其基本原理,其中重点对弦振法在吊杆索力测试中的应用进行了研究,综合考虑索的边界条件、抗弯刚度、阻尼比、长细比对振动频率的影响,提出了相应的索力计算公式。以黄河特大桥主桥---下承式钢管混凝土拱桥为工程依托,通过实测值与理论值的误差分析,验证了索力计算公式的实用性,为运营中拱桥的吊杆索力测试提供了依据和参考。2、以黄河特大桥为工程依托,从分析吊杆的结构行为及吊杆损伤的原因出发,研究吊杆破损对桥梁静力、动力及稳定性能的影响,研究结果表明,部分吊杆损伤会导致相邻吊杆内力重分布,降低结构自振频率。结合发生拱桥断桥与坍塌事故实际情况,着重探讨短吊杆对结构性能的影响,提出加强吊杆养护的必要性和相应的养护对策。3、提出采用半刚性连接来模拟拱肋鼓管处截面的方法,研究拱肋鼓管对钢管混凝土拱桥静力、动力性能的影响,并通过某钢管混凝土拱桥的试验实测数据加以印证,研究结果表明,拱肋鼓管对桥梁静力、动力性能影响较大,拱肋钢管鼓管会使桥梁该断面桥梁结构竖向刚度降低,抗弯抗压能力明显减弱,结构的安全储备降低,应该引起重视。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土拱桥发展状况
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土拱桥的在我国的发展状况
• 1.2 拱桥吊杆索力测试的重要性分析
• 1.3 本文的主要工作及研究内容
• 第二章 钢管混凝土拱桥吊杆索力测试研究
• 2.1 概述
• 2.2 索力测试常见方法
• 2.3 拱桥吊杆索力计算公式的推导
• 2.3.1 振动法的基本原理
• 2.3.2 考虑截面刚度影响的索力计算公式推导
• 2.3.3 考虑减振器影响的索力计算公式推导
• 2.3.4 实际工程中索力测试常见参数引用
• 2.4 应用实例
• 2.4.1 工程背景
• 2.4.2 吊杆频率的采集
• 2.4.3 索力计算及误差分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 吊杆损伤对桥梁性能的影响
• 3.1 概述
• 3.2 吊杆损伤对桥梁性能的影响
• 3.2.1 吊杆损伤对桥梁静力性能的影响
• 3.2.2 吊杆损伤对桥梁动力性能的影响
• 3.2.3 吊杆损伤对桥梁稳定性能的影响
• 3.2.4 短吊杆损伤对桥梁性能的影响
• 3.3 拱桥吊杆的养护
• 3.4 本章小结
• 第四章 哑铃形钢管混凝土拱肋鼓管研究
• 4.1 概述
• 4.2 鼓管成因分析
• 4.3 拱肋鼓管对桥梁性能的影响
• 4.3.1 力学机理分析
• 4.3.2 有限元模型分析
• 4.3.3 应用实例
• 4.4 套箍法加固钢管混凝土拱肋技术
• 4.4.1 套箍法加固钢管混凝土拱肋原理
• 4.4.2 套箍法加固拱肋实施工艺
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢