大跨劲性骨架混凝土箱拱桥施工优化设计

论文摘要

制约拱桥跨径发展的因素是拱圈材料问题和施工工艺问题,劲性骨架拱桥为钢筋混凝土拱桥实现大跨径发展提供一个良好的发展方向。但劲性骨架混凝土拱桥的施工过程又是一个复杂的过程,劲性骨架和主拱圈施工方案的选择是至关重要的,本文针对这方面进行了研究。本文以在建的昭化嘉陵江特大桥为背景,应用大型有限元程序Midas Civil建立模型进行比较分析,并对此桥的施工方案设计进行研究。主要研究工作包括以下几个方面:①对钢管混凝土在拱桥应用中的基本理论进行阐述。归纳在不同施工状态下钢管混凝土劲性骨架拱桥截面几何特性的合理计算算法,并结合目前国内的三大理论体系及规范对钢管混凝土的力学性能进行简单介绍。②结构的有限元分析。探讨单元类型的选取、影响结构计算的主要因素。③劲性骨架方案研究。在拱圈截面一定的情况下,对不同劲性骨架方案进行应力、挠度分析,并进行比较以确定最优方案。④劲性骨架弦杆管内混凝土灌注顺序研究。分析不同的灌注顺序及龄期对上下弦杆应力的影响,选取最佳的管内混凝土灌注施工顺序。⑤主拱圈浇注路径研究。分析不同的浇注路径对劲性骨架应力、拱圈挠度影响,选取最优的主拱圈浇注方案,同时还探讨了劲性骨架弦杆管内混凝土收缩徐变对结构应力及挠度的影响。本文的研究工作为昭化嘉陵江特大桥的施工设计提供了实用、有效的解决方案,有助于合理选择钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈的施工方案,为同类型桥梁进行施工设计提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢管混凝土概述
• 1.1.1 钢管混凝土的特点
• 1.1.2 钢管混凝土的理论研究现状
• 1.2 劲性骨架拱桥的发展概况
• 1.2.1 国外劲性骨架拱桥的发展概况
• 1.2.2 国内劲性骨架拱桥的发展概况
• 1.2.3 劲性骨架施工法概况
• 1.2.4 施工过程分析的重要性和必要性
• 1.3 本文依托工程背景及研究的主要内容
• 1.3.1 本文依托工程背景介绍
• 1.3.2 本文研究的主要内容及思路
• 第二章 钢管混凝土在拱桥应用中的基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 钢管混凝土的力学特性
• 2.2.1 轴心受压构件的基本工作性能
• 2.2.2 轴心受压构件的强度计算
• 2.2.3 偏心受压构件承载力的计算
• 2.3 钢管混凝土拱桥的稳定分析
• 2.3.1 线弹性稳定的基本理论
• 2.3.2 考虑几何非线性的稳定基本理论
• 2.3.3 考虑材料非线性的稳定基本理论
• 2.3.4 双重非线性的稳定基本理论
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢管混凝土劲性骨架拱桥施工阶段有限元分析
• 3.1 概述
• 3.2 昭化嘉陵江特大桥有限元模型
• 3.2.1 单元类型选择
• 3.2.2 材料参数取值
• 3.2.3 荷载工况
• 3.2.4 混凝土收缩徐变
• 3.2.5 施工顺序
• 3.3 需要考虑的影响因素
• 3.3.1 内力叠加法与应力叠加法的选取
• 3.3.2 混凝土收缩徐变的影响
• 3.3.3 钢管初应力对钢管混凝土的影响
• 3.3.4 钢管混凝土脱空值的影响
• 3.3.5 非线性对劲性骨架应力分布及变形的影响
• 3.3.6 施工阶段钢管混凝土劲性骨架的验算方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 劲性骨架方案研究
• 4.1 劲性骨架方案设计
• 4.2 劲性骨架方案比选
• 4.2.1 最不利状态比较
• 4.2.2 成拱后比较
• 4.3 施工阶段稳定性比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 劲性骨架管内混凝土灌注顺序研究
• 5.1 概述
• 5.2 不同灌注顺序的骨架受力状态分析
• 5.2.1 钢骨架合龙后受力状态分析
• 5.2.2 管内混凝土灌注顺序设计
• 5.2.3 管内混凝土不同灌注顺序对骨架受力状态的影响
• 5.2.4 管内混凝土不同灌注顺序对骨架稳定性的影响
• 5.3 管内混凝土不同龄期对骨架受力状态的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 拱圈外包混凝土浇注研究
• 6.1 外包浇注程序设计
• 6.1.1 外包浇注程序考虑的主要因素
• 6.1.2 拱圈外包浇注路径
• 6.2 不同浇注路径的受力状态分析
• 6.2.1 最不利状态下劲性骨架受力状态分析
• 6.2.2 不同浇注路径对劲性骨架稳定的影响
• 6.3 管内混凝土收缩徐变效应影响
• 6.3.1 管内混凝土收缩模式讨论
• 6.3.2 管内混凝土徐变系数讨论
• 6.3.3 不同收缩徐变系数的影响分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果