大跨度钢—混组合拱桥设计理论研究

摘要

本文围绕特大跨径拱桥的发展趋势，以合理运用材料特性，简化施工步骤，缩短建设周期，降低工程造价为主要出发点，探索性地提出一种拱脚区段采用混凝土，跨中区段采用钢结构的新型大跨度钢-混组合混凝土拱桥。这种适合于组合施工法的钢-混组合拱桥作为一种新的结构型式，其受力特性有异于传统的钢筋混凝土拱桥，必须对其受力性能进行系统的研究。为此，本文开展了以下研究工作:
　　①在收集国内外相关拱桥悬臂浇筑施工和缆索吊装施工科研资料和研究成果的基础上，分析了现有的两种悬臂浇筑施工方法和缆索吊装法的优缺点，以万州长江大桥为原型，利用ANSYS的参数化编程技术，采用APDL语言编制钢-混组合混凝土拱桥拱轴系数优化程序。
　　②试设计一座钢-混组合混凝土拱桥，建立全桥分析模型，对其基本受力进行分析，并进行全桥的承载能力验算和稳定性验算。
　　③在对试设计桥例进行全桥承载力验算和稳定性验算的基础上，以分段点位置系数为参数，建立多组分析模型研究分段点位置对拱轴系数的影响规律，对比分析不同分段点位置对拱圈内力、应力及变形的影响，为分段点位置的选取提供合理的依据。
　　④探讨截面变化形式、截面变化规律对结构内力与变形的影响变化规律，结合结构受力和从技术经济指标角度的综合考虑，为钢-混组合混凝土桥主拱圈的截面设计形式提出合理的设计建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢-混组合结构桥梁发展概况

1．1．1 钢-混组合结构基本概念和特点

1．1．2 钢-混组合结构桥梁国内外发展概况

1．1．3 钢-混组合结构在大跨度拱桥中的应用

1．2 大跨度钢筋混凝土拱桥现状及存在的问题

1．2．1 施工方法

1．2．2 常规缆索吊装法施工拱桥存在的问题

1．2．3 悬臂浇筑法施工的钢筋混凝土拱桥优势与不足

1．3 本文研究的主要内容

1．3．1 研究的目的与意义

1．3．2 主要研究内容

第二章 420m钢-混组合钢筋混凝土拱桥试设计

2．1 工程背景

2．1．1 桥位选择

2．1．2 设计标准及规范

2．1．3 技术标准

2．1．4 总体布置

2．2 几何控制参数的确定

2．2．1 矢跨比

2．2．2 拱轴线型

2．2．3 分段点位置拟定

2．3 钢-混组合的主拱圈构造设计

2．3．1 混凝土区段截面尺寸拟定

2．3．2 钢结构区段截面尺寸拟定

2．4 拱上建筑结构设计

2．4．1 立柱

2．4．2 桥道系

2．4．3 材料参数

2．5 拱轴系数m的确定

2．6 本章小结

第三章 420m钢-混组合钢筋混凝土拱桥内力与变形计算

3．1 分析模型

3．2 成桥阶段内力与变形计算

3．3 使用阶段内力与变形计算

3．4 内力组合

3．5 全桥稳定分析

3．6 内力计算对比分析

3．7 本章小结

第四章 大跨度钢-混组合混凝土拱桥主拱圈构造参数分析

4．1 钢-混分段长度对拱轴线形影响

4．1．1 分析模型建立

4．1．2 变形影响分析

4．1．3 拱轴系数影响分析

4．2 分段点位置对主拱圈内力影响分析

4．2．1 轴力影响分析

4．2．2 弯矩影响分析

4．2．3 应力影响分析

4．3 截面变化规律对主拱圈内力影响分析

4．3．1 拱的截面变化形式

4．3．2 拱圈截面变化规律

4．3．3 拱厚系数对拱轴系数的影响分析

4．3．4 变截面拱圈受力特性分析

4．3．5 截面变化规律对拱圈变形的影响

4．3．6 主要技术经济指标对比

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

攻读研究生期间发表的论文及参加的科研项目