钢管混凝土拱桥灌注混凝土仿真分析研究

摘要

自上世纪90年代以来,钢管混凝土拱桥在我国得到了突飞猛进地发展。随着钢管拱桥跨径和数量的日益增长,我国钢管混凝土拱桥施工技术已达到世界领先水平。然而理论研究相对滞后,目前国内尚未颁布较统一完善的钢管混凝土拱桥施工技术规范,导致该类桥梁施工往往无章可循,尤其灌注管内混凝土施工仿真模拟和灌注顺序等方面尚缺乏深入研究。钢管混凝土拱桥灌注混凝土施工阶段是结构受力转变的关键工序,而且直接影响成桥后拱肋刚度、位移和承载力,因此研究该阶段结构仿真模拟和灌注顺序不仅是钢管混凝土拱桥理论发展的需要,更是工程界的迫切要求。本文依托河北省交通运输厅科技项目《超宽大跨钢管混凝土提篮拱施工监控关键技术研究》,以河北省张石高速滹沱河特大桥为依托工程,进行灌注混凝土仿真模拟分析研究,主要研究内容为:
　　1.在钢管混凝土拱桥灌注管内混凝土仿真分析中,采用了共线双单元法和联合截面法模拟拱肋,对比研究计算理论值和现场施工监测值。结果显示,双单元模型和换算单元模型仿真模拟钢管混凝土拱桥灌注混凝土施工是可行的。
　　2.研究灌注顺序对钢管混凝土拱肋应力、变形和稳定性的影响,分析表明:
　　①拱肋拱脚处钢管应力和拱顶处钢管变形可作为灌注顺序的评价指标,且灌至上弦杆阶段结构最易失稳。
　　②由于依托工程设计较保守、截面设计刚度大,灌注混凝土施工期间灌注顺序对该桥拱肋变形、应力和稳定性影响不大。
　　③依托工程按设计灌注顺序施工时,拱肋应力、变形均较小,因此较合理。
　　通过本文研究,评价拱肋模拟方法的可行性,为以后该类桥梁灌注混凝土施工仿真分析提供理论依据和参考;分析灌注顺序对结构影响,为将来四肢桁式钢管混凝土拱桥灌注混凝土施工设计和过程监控提供有益帮助和积累经验。因此本文研究可有利于钢管混凝土拱桥理论发展,保障施工安全,具有重要的理论意义和实用价值。

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第一章 绪论

1.1钢管混凝土发展现状

1.2钢管混凝土拱桥灌注混凝土施工技术

1.3研究目的与意义

1.4依托工程及主要研究内容

第二章 钢管混凝土拱肋工作机理及分析理论

2.1钢管混凝土拱肋工作机理与受力性能

2.2钢管混凝土拱肋计算方法

2.3钢管混凝土拱肋模拟方法

2.4本章小结

第三章 钢管混凝土拱桥灌注混凝土双单元法仿真分析

3.1滹沱河特大桥混凝土灌注施工工艺

3.2滹沱河特大桥双单元法仿真模拟

3.3混凝土灌注施工过程结构监测与计算分析

3.4本章小结

第四章 钢管混凝土拱桥混凝土灌注顺序分析

4.1钢管混凝土拱桥灌注顺序联合截面仿真模拟

4.2滹沱河特大桥灌注顺序分析

4.3分析结果及结论

4.4本章小结

第五章 钢管混凝土拱桥灌注混凝土过程稳定性分析

5.1钢管混凝土拱桥混凝土施工稳定性分析

5.2灌注混凝土施工稳定性及灌注顺序影响分析

5.3本章小结

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢