大跨度钢管混凝土拱桥斜拉扣挂法施工中的力学行为研究

摘要

在公路与城市桥梁中，拱桥以其跨越能力大、承载能力高、工程造价低、养护维修费用少、桥型宏伟壮观等特有的优势而成为建筑历史悠久、数量多、竞争力强、并且长盛不衰、不断发展的桥梁结构型式。钢管混凝土拱桥拱肋作为压弯结构，随着跨径的增大，杆件的长细比及所承受的荷载也随之增大，拱圈横向刚度、宽跨比相对减小。目前大跨度钢管混凝土拱桥施工多采用斜拉扣挂法，在施工阶段存在大量的力学问题，而稳定问题特别突出，常常成为拱桥施工设计的控制因素。 本文以东莞水道特大桥为工程背景，研究大跨度悬链线无铰拱桥的施工稳定问题，主要工作为： 1、通过对承受竖向均布荷载的悬链线单肋无铰拱的分析，建立了单肋拱的侧倾屈曲临界荷载的简化公式。分析了拱肋的抗扭刚度与横向抗弯刚度比、拱轴系数及矢跨比对单肋拱横向稳定的影响，并给出了相应的图表，为拱桥设计时拱肋的结构参数的选取提供一定的依据。 2、通过施加不同大小和形式的初始几何缺陷来研究其对钢管混凝土拱桥施工稳定的影响；通过有限元软件ANSYS分析得知在规范允许范围内，几何初始缺陷对钢管混凝土拱桥的施工稳定影响并不大；探讨了在竖向荷载和横向静风荷载作用下缆风索对钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性的影响，不同位置的缆风索对拱肋稳定性的贡献也不同。钢管混凝土拱桥在拱肋混凝土浇筑过程中的稳定问题相对突出，通过对该桥进行线弹性和几何非线性有限元分析，比较精确地求得了该桥各个拱肋混凝土浇筑工况的施工稳定系数，结果表明大桥在整个施工过程中是安全的。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

第二章拱桥稳定问题的研究及分类

第三章ANSYS求解稳定问题理论概述

第四章悬链线单肋拱在竖向均布荷载作用下侧倾稳定的简化计算

4.1拱侧倾稳定的基本理论

4.2竖向均布荷载作用下悬链线单肋拱侧倾稳定的简化计算公式

4.3数值分析及图表

4.4 工程应用

第五章几何初始缺陷对钢管混凝土拱桥施工稳定的影响

第六章缆风索对钢管混凝土拱桥施工稳定的影响

第七章拱肋混凝土浇筑过程中的稳定性分析

第八章结论

参考文献

致谢

个人简历及在学期间发表论文情况