大跨度钢管混凝土系杆拱桥主拱肋施工过程结构分析

摘要

钢管混凝土系杆拱桥这一种新颖的结构体系,由于其独特的受力性能和较大的跨越能力,使之在现代桥梁中处于有利的竞争位置.随着跨径的增大,其主拱肋吊装难度也随之加大,主拱肋合龙后施工加载期结构受力更为复杂,稳定问题尤其突出.因此拱肋施工计算显得非常重要.该文以茅草街大桥主拱桥整体模型桥为依托,对拱肋施工过程进行分析,主要做了以下五个部分工作:1.该文详细介绍了钢管混凝土拱桥的工作机理、发展过程、研究现状,并详细介绍了模型桥的设计工作.2.该文在分析了现有扣索索力确定方法的基础上,依据合理拱轴线理论中拱肋结构的受力特性,提出了主拱肋施工过程中控制拱圈弯矩为零的扣索索力确定方法.3.该文采用平面计算模型与空间计算模型数值模拟模型桥拱肋吊装,给出了控制点挠度、扣索索力、控制断面应力的分布;并将数值结果同实际测试数据作对比分析,对该文的扣索索力确定方法进行了验证.4.该文依照模型桥施工加载程序,利用空间有限元软件数值模拟管内灌注混凝土过程,详细分析了钢管变形规律;分析了桩基础的水平推力变化规律并验证了设计部门提供的系杆张拉力;分析了各控制断面的内力与应力变化规律:分析了典型工况下的结构稳定安全问题.5.最后,该文利用空间有限元软件中的单元的生死技术分析了拱肋吊装过程中的几何非线性问题,分析表明拱肋吊装过程中的几何非线性影响很小.

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第一章绪论

1.1钢管混凝土及其在桥梁工程中的应用

1.2钢管混凝土拱桥的受力性能研究综述

1.3工程背景

1.4本文的工作

第二章钢管混凝土系杆拱桥整体模型试验

2.1概述

2.2模型试验的目的

2.3试验的主要内容

2.4试验模型的制作

2.5模型安装及试验

第三章主拱肋斜拉扣挂过程结构静力性能与试验结果分析

3.1概述

3.2钢管混凝土拱桥施工过程对拱轴线的影响

3.3现有钢管混凝土拱桥架设斜拉扣挂索力的确定方法

3.4本文采用的索力确定原则与施工方法

3.5空间、平面仿真计算模型

3.6模型试验过程及数据分析

3.7本章小结

第四章主拱肋施工加载期结构分析

4.1钢管混凝土拱桥主拱肋计算模式

4.2钢管混凝土拱桥有限元分析方法

4.3ANSYS计算模型简介

4.4工况简介

4.5拱顶位移分析

4.6系杆张拉力分析

4.7控制断面内力、应力分析

4.8主要工况结构稳定性分析

4.9本章小结

第五章主拱肋架设非线性分析

5.1拱桥中非线性问题

5.2空间梁单元的切线刚度矩阵

5.3空间杆单元的切线刚度矩阵

5.4基于ANSYS实现主拱肋架设几何非线性分析

5.5线性、几何非线性结果与分析

第六章结论与展望

致谢

参考文献

附录A读研期间参加科研工作和发表的论文的情况