部分填充钢箱-混凝土拱受力性能研究

摘要

部分填充钢箱-混凝土拱是受到方钢管混凝土的启发，它具有以下优点：钢箱可以在工厂预制、质量跟精度高、钢箱的拼装与合拢快捷、简单。钢箱-混凝土组合拱桥与钢拱桥相比节省钢材，较混凝土拱桥相比由于自重小施工风险较低，同时具有较强的抗震能力。它最大的特点就是可以根据不同区段受力特点，采用与它的受力特点相适宜的截面形式，这样就充分发挥了各自材料的特点。 本文在已有的研究基础上，通过理论与试验相结合的方法对部分填充钢箱-混凝土拱的受力性能进行研究，对构件进行了参数分析以及极限承载力的研究。本文主要进行了以下几个方面的工作: （1）通过选取合适的钢材 及核心 混凝土 的本构关 系，再 运用ABAQUS有限元软件对部分填充钢箱-混凝土拱构件进行模拟分析，主要的参数有加载点位置、?（拱脚混凝土满填长度与跨径之比），在其他参数不变的情况下，分别改变构件的加载点位置及?的值，得到不同加载点及不同?值的构件的极限承载力以及受力全过程，以此得出不同加载点及改变?值对构件承载力的影响规律。研究发现，改变各项参数对构件的极限承载力有较大影响。 （2）在理论分析的基础上，选取较有代表性的构件（?=1/8）分别在跨中及 L/4 来进行试验，通过试验得到构件在各级荷载作用下的荷载-位移曲线，并与 ABAQUS 所建立的模型的结果进行对比分析，以此验证有限元分析中材料属性、本构关系、接触方式、分析步、边界条件、加载方式、网格划分等是否正确。 （3）基于以前的研究基础，运用等效梁柱法同时引用相关的钢管混凝土规范对构件的极限承载力进行计算。并在理论分析的基础上，通过大量算例的回归分析，得出了部分填充钢箱-混凝土拱构件的简化计算公式，并运用该公式对不同的算例进行计算，验证该公式的可靠性。

目录

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第 1章 绪论

1.1 引言

1.2 选题背景与研究意义

1. 3 国内外钢-混凝土拱桥的发展历史

1. 4 本文研究的主要内容和方法

第2章 钢箱-混凝土拱非线性有限元分析

2.1 引言

2.2 材料的本构关系

2.3 有限元模型的建立

2.4 有限元分析结果

2.5 本章小结

第3章 试验研究

3.1 引言

3.2 试验模型设计原则

3.3 模型试验参数的选取

3.4 模型制作与试验方法

3.5 试验现象和结果

3.6 本章小结

第4章 钢箱-混凝土拱承载力计算

4.1 引言

4.2 等效梁柱法

4.3 等效柱计算方法选取

4.4 偏压柱构件承载力计算公式

4.5 本文提出的简化公式的应用

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢