论文摘要
目前钢管混凝土拱桥虽然已建设了不少,并且对其施工稳定性、施工控制和施工过程的受力分析也研究了很多,但在钢管与混凝土剪切滑移和粘结等组合作用的研究和认识方面还存在一定的空缺,因此本文就钢管与混凝土界面接触这一问题进行了研究,旨在使人们对钢管混凝土的组合作用及其工作机理有更进一步的认识,从而更好地指导设计和施工实践。本文的研究工作和取得的主要成果有:(1)对钢管混凝土的本构关系进行了介绍,因为接触问题是材料非线性和状态非线性的集合,材料的本构关系对问题的收敛和最后结果都有重要影响。同时运用极限平衡原理等理论分析了滑移前后的拱肋受力状态,对剪切滑移的ansys实体模型进行了介绍,并用其分析了两相邻吊杆间的单肢拱肋随荷载单调增加的摩擦应力、滑动距离和压应力的时间历程响应曲线,得出了荷载从初始加载至达到极限承载力时三者的变化规律及各主要阶段的接触状态。(2)对部分零散的粘结理论进行了分类总结,建模研究了粘结对钢管混凝土组合截面拱中钢管与混凝土内力分配的影响,研究和总结了钢管混凝土粘结滑移的工作机理和影响钢管混凝土粘结性能的主要因素,并针对工程中普遍存在的因混凝土重力、干缩、受力和裂缝引起的拱背混凝土脱空现象进行了建模分析,得出了其对钢管和混凝土受力和变形的影响。(3)以银川的阅海大桥为工程实例,研究了钢管混凝土拱桥在施工过程中的粘结行为,主要包括粘结对施工过程中的轴力和弯矩的影响以及整个施工过程中钢管与混凝土的接触状态。对实测的应力数据进行了分析,从钢管与混凝土应力实测曲线的发展趋势中可以获得钢管与混凝土的粘结滑移状态,然后建立了两者完全分离的双单元模型和充分粘结的换算单元模型,比较得出了粘结对拱肋施工过程的受力影响是以弯矩为主,并与实测数据进行了比较,认为在施工阶段的末期,两者的粘结程度并不强,更接近于分离状态。