自预应力钢管混凝土拱桥设计技术研究初探

摘要

我国自1990年建成第一座钢管混凝土拱桥一四川旺苍东河大桥以来，钢管混凝土拱桥就以其施工简便，跨度大等诸多优点而在我国得以迅猛的发展，已经建成的巫山长江大桥跨径达到460米，目前钢管混凝土拱桥仍在向更大跨径、更大规模方向发展，应用区域和范围也在不断扩大。尽管钢管混凝土拱桥在中国应用广泛，但其理论研究还相对滞后于工程实践，如钢管与混凝土的脱空问题。钢管与混凝土的脱空，使两者不能共同受力，这与设计时钢管与混凝土结合良好的基本假定不符，一旦钢管进入屈服，低应力状态下的钢管混凝土不能及时发挥其套箍效应，将影响钢管混凝土力学性能的发挥，甚至危及结构安全，成为影响钢管混凝土拱桥进一步发展的主要障碍。自预应力钢管混凝土中产生的自预应力，能有效地防止钢管内部混凝土与钢管间的脱空，增强钢管和混凝土的共同作用，使钢管混凝土拱桥的实际情况能更好地与其设计理论相符合。 本文对钢管混凝土设计规范进行了比较，分析了几种主要拱肋刚度的计算方法，确定依据统一理论，将钢管混凝土视为一种组合材料，弹性模量取组合弹性模量，来计算自预应力钢管混凝土拱肋刚度较为合理。通过研究自预应力钢管混凝土破坏机理，采用普通钢管混凝土构件研究成果来解决自预应力钢管混凝土构件的问题，在普通钢管混凝土受压构件极限承载力计算公式的基础上，推导了自预应力钢管混凝土受压构件极限承载力计算公式，并详细分析了自预应力值大小与极限承载力提高率的关系。钢管混凝土拱桥处在大气中，直接承受太阳照射，截面温差较大。通过对日照作用下钢管混凝土拱肋截面温差研究资料的分析，揭示了日照温度作用下钢管混凝土拱肋截面温度分布规律，采用公式进行推导计算，得出合理的自预应力和核心混凝土膨胀率取值范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2钢管混凝土在拱桥中的应用与发展

1.2.1钢管混凝土发展概况

1.2.2国内钢管混凝土拱桥发展概况

1.3钢管混凝土拱桥的特点

1.3.1钢管混凝土拱桥发展的优越性

1.3.2钢管混凝土拱桥存在的不足

1.4钢管混凝土拱桥中的脱空问题

1.5本文研究目的和意义及主要研究内容

1.5.1课题来源

1.5.2研究目的和意义

1.5.3主要研究内容

第二章钢管混凝土结构基本计算理论比较

2.1概述

2.2钢管混凝土设计规程比较分析

2.2.1短柱轴心受压的承载力计算

2.2.2抗拉强度

2.2.3轴心受压构件的稳定计算

2.2.4偏心受压构件承载力的计算

2.2.5弹性变形模量

2.3钢管混凝土拱桥设计规范探讨

2.4自预应力钢管混凝土拱肋刚度计算

2.4.1钢管混凝土拱肋刚度取值方法

2.4.2三种拱肋刚度计算方法的比较分析

2.5本章小结

第三章自预应力钢管混凝土受压构件极限承载力计算

3.1概述

3.2自预应力钢管混凝土结构研究现状

3.3自预应力的理论计算

3.4自预应力钢管混凝土受压构件极限承载力研究

3.4.1自预应力钢管混凝土的破坏机理

3.4.2普通钢管混凝土受压构件极限承载力计算

3.4.3自预应力对极限承载力提高的依据

3.4.4自预应力钢管混凝土受压构件极限承载力计算公式推导

3.4.5自预应力值大小对钢管混凝土极限承载力影响分析

3.5本章小结

第四章考虑日照温度影响的钢管混凝土拱肋自预应力设计

4.1钢管混凝土拱肋日照温度效应研究现状

4.2钢管混凝土日照温度作用理论

4.2.1日照温度特点

4.2.2日照作用的热传导原理

4.2.3太阳辐射作用

4.2.4解析法确定拱肋表面温度值

4.3日照温度作用下钢管混凝土构件温度分布研究

4.3.1试验简介

4.3.2钢管混凝土构件温度分布实测数据分析

4.3.3日照温度作用下钢管混凝土构件温度分布规律

4.4日照温度作用引起的温度应力计算

4.4.1温度应力计算公式推导

4.4.2径厚比对日照作用引起的温度应力的影响

4.5自预应力值及核心混凝土膨胀率设计

4.5.1自预应力合理取值范围推导

4.5.2考虑钢管与桥面系相对位置的拱肋自预应力设计

4.5.3拱肋核心混凝土膨胀率设计

4.6本章小结

第五章结论及展望

5.1结论

5.2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