矩形钢管混凝土桁架结构在连续刚构桥中的应用研究

论文摘要

钢管混凝土桁架梁桥以其自重轻、施工方便、造价低以及受力性能好等优点越来越受到广大土木工程设计者的青睐。在我国,采用钢管混凝土桁架梁式体系的桥梁有广州南海紫洞大桥、湖北向家坝大桥以及重庆万州大桥,其均采用圆钢管混凝土。相对于圆形钢管,矩形钢管具有易于切割、节点构造简单、施工方便、与桥面板连接容易以及抗弯刚度大等优点。本文对已建成的钢管混凝土梁桥以及国内外学者对矩形钢管混凝土桁架研究的基础上构思了一种新型钢管混凝土桁架梁式桥。本文的主要研究工作围绕以下几方面展开:①对钢管混凝土结构尤其是矩形钢管混凝土结构的受力特点及已建成的钢管混凝土桥进行了介绍,提出了矩形钢管混凝土桁架在梁式桥梁上的应用潜力。②对钢桁梁桥的组成构造进行详细的分析,并对已建的钢管混凝土桁架梁式桥受力特点进行分析。③对矩形钢管混凝土桁架及节点的类型构造、计算模型的选取进行系统的分析,为矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥的试设计提供了很好的理论基础。④以越溪河大桥为工程背景,试设计了同等跨径小偏心和大偏心矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥,并对施工过程中和成桥状态下的极限承载力进行计算对比分析,得到矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥的合理受力模式。⑤节点是桁架梁桥的关键受力部位,决定了桁架整体结构行为。试设计出一种适合矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥的节点形式,并对其承载能力极限状态和节点的焊接强度进行验算。通过对试设计的矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥进行受力分析、经济比较以及节点试设计可知:矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥是一种受力合理、施工方便、具有良好经济性的桥梁结构形式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土结构的概述
• 1.1.1 钢管混凝土结构的特点
• 1.1.2 钢管混凝土结构的发展和应用
• 1.2 钢管混凝土在桥梁结构中的应用和前景
• 1.2.1 钢管混凝土拱桥
• 1.2.2 钢管混凝土斜拉桥
• 1.2.3 钢管混凝土梁式桥
• 1.2.4 钢管混凝土桁架在桥梁中应用的前景
• 1.3 矩形钢管混凝土结构
• 1.3.1 矩形钢管混凝土的特点及应用
• 1.3.2 矩形钢管混凝土的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 钢管混凝土桁架梁式桥的构造
• 2.1 钢桁梁的组成及构造
• 2.1.1 钢桁梁的组成
• 2.1.2 桁梁桥的构造
• 2.2 钢管混凝土桁架梁式桥的构造特点
• 2.2.1 广东南海紫洞大桥
• 2.2.2 湖北向家坝大桥
• 2.2.3 重庆万州大桥
• 2.3 本章小结
• 第三章 矩形钢管混凝土桁架结构体系
• 3.1 矩形管桁架的类型与构造
• 3.1.1 桁架的基本类型
• 3.1.2 桁架的构造
• 3.2 节点基本类型与构造
• 3.2.1 节点的基本类型
• 3.2.2 节点的构造
• 3.3 矩形钢管混凝土桁架的计算
• 3.3.1 桁架计算模型的选取
• 3.3.2 桁架杆件和节点的计算
• 3.4 本章小结
• 第四章 矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥的试设计
• 4.1 越溪河大桥的验算
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 主要技术标准
• 4.1.3 主要材料
• 4.1.4 计算结果
• 4.2 矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥的试设计
• 4.2.1 材料的选用
• 4.2.2 钢材和核心混凝土的本构关系
• 4.2.3 上部结构形式的选用
• 4.3 结构的计算
• 4.3.1 空钢管桁架结构内力计算
• 4.3.2 成桥状态下内力计算
• 4.4 结构的验算
• 4.4.1 结构验算理论
• 4.4.2 矩形钢管桁架结构的验算
• 4.5 试设计结构的经济性与合理性
• 4.5.1 试设计结构的经济性
• 4.5.2 试设计结构的合理性
• 4.6 本章小结
• 第五章 矩形钢管混凝土桁架节点构造研究
• 5.1 矩形钢管混凝土桁架节点的受力分析
• 5.1.1 矩形钢管混凝土受压节点受力特点
• 5.1.2 矩形钢管混凝土受拉节点受力特点
• 5.1.3 矩形钢管混凝土受弯节点受力特点
• 5.2 矩形钢管混凝土桁架节点的承载力计算
• 5.2.1 间隙节点
• 5.2.2 搭接节点
• 5.3 焊接管节点焊接强度计算
• 5.3.1 对接焊缝或对接与角接组合焊缝强度验算
• 5.3.2 角焊焊缝强度验算
• 5.4 矩形钢管混凝土桁架连续刚构桥采用的节点方式
• 5.4.1 试设计焊接管节点
• 5.4.2 节点承载力验算
• 5.4.3 节点焊接强度验算
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果