脱空对钢管混凝土单圆管拱肋受力影响分析

论文摘要

钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点,近年来在我国桥梁建设中发展迅速。然而随着钢管混凝土技术在桥梁工程中的应用,此种结构也暴露出一些问题,钢管与混凝土之间的脱空问题就是人们非常重视的问题。本文针对脱空对钢管混凝土拱肋受力性能的影响问题进行了一系列的实例与理论分析。通过本文的研究,得到以下几点结论：(1)提出了钢管混凝土拱肋完全脱空的计算模型,基于钢管与核心混凝土界面完全脱粘假设,通过实例建模分析得出：对于等截面单圆管拱肋,完全脱粘后钢管与核心混凝土任一截面的总内力与完全粘结时相同,钢管与核心混凝土弯矩之比等于其抗弯刚度之比,钢管与核心混凝土轴力之比不一定等于其拉压刚度之比。采用结构力学的方法推导了钢管与核心混凝土的内力分配规律,验证了模型计算结果的正确性。(2)基于钢管与核心混凝土界面完全脱粘假设,通过实例模建模分析得出：对于等截面单圆管拱肋,钢管与核心混凝土界面完全脱粘基本上不会引起结构刚度的降低。基于钢管与核心混凝土界面完全脱粘计算模型,采用虚功原理对钢管混凝土拱肋的刚度变化进行了理论分析,验证了模型计算结果的正确性。(3)提出了钢管混凝土拱肋部分脱空的计算模型,通过实例建模分析得出,极个别位置的脱空对整个拱肋的受力性能影响很小。(4)基于核心混凝土脱空使钢管混凝土拱肋受力性能下降的问题,提出了一套较为系统的解决钢管混凝土脱空的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土的概念及工作原理
• 1.2 钢管混凝土拱桥的发展概况
• 1.2.1 钢管混凝土拱桥在国外的发展状况
• 1.2.2 钢管混凝土拱桥在国内的发展状况
• 1.3 钢管混凝土在拱桥中应用的特点
• 1.4 钢管混凝土在工程实践中所面临的问题
• 1.5 钢管混凝土脱空的研究现状
• 1.5.1 脱空的分类及产生的原因
• 1.5.2 钢管与混凝土的应力计算方法
• 1.5.3 钢管混凝土拱肋的刚度
• 1.6 有待解决的问题
• 1.7 本文研究的主要内容
• 第2章 钢管混凝土拱肋脱空后的内力分析
• 2.1 概述
• 2.2 钢管混凝土拱肋完全脱空计算假定
• 2.3 钢管与核心混凝土之间径向作用力
• 2.3.1 典型荷载作用下径向荷载的分布形式
• 2.4 完全脱空对钢管混凝土拱肋内力的影响
• 2.4.1 拱肋完全脱空内力计算
• 2.4.2 模型计算分析
• 2.5 拱肋脱空内力分配规律变化原因分析
• 2.5.1 弯矩
• 2.5.2 轴力
• 2.6 本章小结
• 第3章 钢管混凝土拱肋脱空后刚度分析
• 3.1 利用模型计算求解拱肋的竖向挠度
• 3.2 完全脱空不会造成单圆管拱肋刚度降低的原因分析
• 3.3 部分脱空对单圆管拱肋受力性能的影响
• 3.3.1 钢管混凝土拱肋部分脱空的原因
• 3.3.2 部分脱空钢管混凝土拱肋ANSYS模型介绍
• 3.3.3 各荷载工况下部分脱空钢管混凝土拱肋应力值
• 3.4 本章小结
• 第4章 防止钢管混凝土脱空的措施
• 4.1 高性能自密实膨胀混凝土的开发和运用
• 4.1.1 核心混凝土的收缩徐变特性
• 4.1.2 钢管混凝土的膨胀性能设计和控制
• 4.1.3 其他原材料的选择
• 4.1.4 混凝土配合比设计
• 4.2 采用合理的施工措施及施工方法
• 4.3 采用合理的构造措施
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目