混凝土徐变对劲性骨架拱桥稳定性影响分析

摘要

本文以主跨为416 m上承劲性骨架拱桥为工程背景，在现有混凝土结构徐变稳定性分析理论的基础上，对大跨度劲性骨架拱桥徐变稳定性进行了深入研究，主要研究工作如下:
　　①通过混凝土结构徐变稳定性理论研究，得出了杆系结构有限元徐变稳定通用方法，在此基础上，提出了通过引用按龄期调整有效模量法与有限元软件Midas/civil结合的方法求解结构徐变稳定性的实用算法。通过对比轴心受压柱徐变稳定的理论计算值与本文所提出方法的计算结果以及对比参考文献中的单圆管钢管混凝土拱助算例结果与本文所提出方法的计算结果，验证了本文提出方法的正确性。
　　②以主跨为416m上承式钢筋混凝土拱桥为工程背景，分析了混凝土徐变对劲性骨架拱肋施工阶段静力性能的影响。运用本文提出的方法研究了混凝土徐变对劲性骨架拱肋施工阶段稳定性的影响，结果表明:徐变对结构竖向位移产生较明显的影响，拱顶截面的徐变位移所占比值从最初的3.6％增长到拱肋成型阶段时的31.0％。随着施工阶段的进行，拱圈混凝土所起到的承压作用越来越明显，稳定系数总体上呈逐渐增大趋势。
　　③采用本方法，研究了混凝土徐变对大跨度劲性骨架拱桥成桥后结构的力学性能及稳定性的影响。结果表明:混凝土徐变效应在前10年对拱肋竖向位移的影响十分显著，相比之下，在拱肋成型10年之后，竖向位移的增值越来越小，趋于稳定。混凝土徐变效应的影响下，钢管混凝土劲性骨架拱肋的稳定性在成桥后10年内下降最为明显，第十年时稳定系数下降了36％。10年之后，拱肋的稳定系数下降缓慢，到第50年时，稳定值下降接近40％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 劲性骨架拱桥的发展

1．2 劲性骨架拱桥的优越性

1．3 劲性骨架结构混凝土收缩徐变及稳定性研究现状

1．3．1 劲性骨架结构收缩徐变研究现状

1．3．2 收缩徐变对稳定的影响

1．4 混凝土劲性骨架施工特点及收缩徐变对施工稳定性的影响

1．5 本文研究意义及主要研究工作

第二章 混凝土结构徐变稳定性分析理论

2．1 拱的稳定性计算理论

2．1．1 拱的面内屈曲

2．1．2 拱的侧倾失稳

2．2 基于稳定的有限元分析方法

2．2．1 基于第一类稳定问题的线弹性有限元分析

2．2．2 基于第一类稳定问题的非线性有限元分析

2．2．3 基于第二类稳定有限元分析

2．3 混凝土徐变机理、计算理论和分析方法

2．3．1 混凝土徐变机理

2．3．2 混凝土徐变的计算理论与分析方法

2．4 徐变引起无铰拱次内力计算

2．4．1 徐变系数计算

2．4．2 老化系数计算

2．4．3 按龄期调整有效模量计算

2．4．4 无铰拱的徐变次内力计算

2．5 徐变稳定的研究方法

2．5．1 徐变稳定概念

2．5．2 徐变稳定分析方法

2．6 本章小结

第三章 混凝土结构徐变稳定实用算法研究及验证

3．1 压杆徐变失稳临界荷载计算

3．1．1 混凝土线性徐变理论的物理方程

3．1．2 压杆徐变稳定分析的能量法求解

3．1．3 压杆徐变稳定的有限元法

3．2 结构徐变稳定的实用分析方法

3．3 算例对比分析

3．3．1 混凝土受压柱

3．3．2 考虑徐变效应的单圆管钢管混凝土拱稳定性计算

3．5 本章小结

第四章 徐变对劲性骨架拱桥施工阶段静力及稳定性的影响研究

4．1 工程概况

4．2 建立有限元模型

4．3 徐变效应对拱肋的影响分析

4．3．1 施工阶段划分

4．3．2 拱肋按龄期调整有效模量法各参数理论计算

4．3．3 混凝土徐变对拱肋位移的影响

4．3．4 混凝土徐变对拱肋截面应力的影响

4．3．5 混凝土徐变对拱肋施工阶段稳定性的影响

4．4 施工阶段持续时间对拱桥徐变稳定的影响

4．4．1 各施工阶段时间持续20天

4．4．2 各施工阶段时间持续100天

4．5 本章小结

第五章 成桥后徐变对拱肋的影响分析

5．1 成桥后拱的徐变应力分析

5．2 成桥后拱的徐变位移分析

5．3 成桥后拱肋结构稳定性变化规律

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 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