ZTH龙头拱桥V形刚构钢—混结合段模型试验研究

摘要

ZTH龙头拱桥是一座中承式曲线钢箱梁钢管混凝土V形刚构拱桥，跨径布置为2×30m+80m+2×30m。全桥共有4个钢-混结合段，两两对称。钢-混结合段的细部构造及受力状态非常复杂，全桥空间有限元分析很难考虑到钢-混结合段的构造细节。本文应用有限元分析和模型试验相结合的方法研究了ZTH龙头拱桥主拱钢-混结合段的受力性能。主要工作和成果如下:　　1、在实桥全桥空间有限元分析和钢-混结合段局部精细有限元分析的基础上，确定了5个试验工况。　　2、综合考虑各方面因素确定了试验模型的相似比为1∶5，设计、制作了试验模型，完成了各试验工况的加载方案设计。　　3、模拟试验模型的加载工况，完成了试验模型的空间有限元分析，并与实桥钢-混结合段的有限元计算结果进行比较，证实了试验加载方案的正确性。　　4、完成了4个最不利荷载工况和1个超载工况下的模型试验，试验实测结果同有限元分析结果吻合良好，钢-混结合段传力顺畅;5个试验工况模型均处于线弹性状态，钢-混结合段具有足够的承载能力，且有较大的裕量。　　本文的研究成果为ZTH龙头拱桥主拱钢-混结合段设计提供了依据，同时对其他同类桥梁的设计具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 V形刚构拱桥的发展

1．2 钢-混结合段模型试验的研究现状

1．3 本文的研究内容和思路

2 实桥有限元分析和试验工况的选取

2．1 结构构造

2．2 全桥有限元分析和钢-混结合段局部精细有限元分析

2．3 试验工况的选取

2．4 本章小结

3 主拱钢-混结合段的试验方案

3．1 试验模型设计

3．1．1 设计原则

3．1．2 构造设计

3．2 试验测试方案设计

3．2．1 测试内容和测试方法

3．2．2 测点布置

3．3 试验加载方案设计

3．3．1 加载工况和加载值

3．3．2 加载方法

3．3．3 试验仪器、设备

3．4 试验模型制作、安装

3．4．1 试验模型制作

3．4．2 试验模型安装

3．5 本章小结

4 主拱钢-混结合段试验方案有限元分析

4．1 概述

4．2 试验模型的有限元建模

4．2．1 单元类型的选择

4．2．2 局部模型的计算假定

4．2．3 局部模型边界条件

4．3 计算结果及分析

4．4 本章小结

5 主拱钢-混结合段模型试验及结果分析

5．1 试验概况

5．2 恒载+主辅拱相交处主拱肋轴力最大最不利活载工况试验

5．2．1 钢箱梁的应力

5．2．2 钢箱梁内混凝土和钢筋的应力

5．2．3 混凝土斜腿的应力

5．2．4 主拱肋的应力

5．3 恒载+主辅拱相交处主拱竖向弯矩最大最不利活载工况试验

5．3．1 钢箱梁的应力

5．3．2 钢箱梁内混凝土和钢筋的应力

5．3．3 混凝土斜腿的应力

5．3．4 主拱肋的应力

5．4 恒载+结合段主跨侧钢主梁负弯矩最大最不利活载工况试验

5．4．1 钢箱梁的应力

5．4．2 钢箱梁内混凝土和钢筋的应力

5．4．3 混凝土斜腿的应力

5．4．4 主拱肋的应力

5．5 恒载+结合段边跨侧钢主梁负弯矩最大最不利活载工况试验

5．5．1 钢箱梁的应力

5．5．2 钢箱梁内混凝土和钢筋的应力

5．5．3 混凝土斜腿的应力

5．5．4 主拱肋的应力

5．6 超载工况试验

5．6．1 钢箱梁的应力

5．6．2 钢箱梁内混凝土和钢筋的应力

5．6．3 混凝土斜腿的应力

5．6．4 主拱肋的应力

5．6．5 应力-荷载关系

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的科研项目

致谢