马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥拱塔结构试验与研究

摘要

马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥造型美观，其最大亮点在于拱形桥塔的设计，这种桥塔型式在国内外均属少见，拱形桥塔的受力性能是工程师们所关注的。本文依托马鞍山长江公路大桥右汊斜拉桥设计方案，在国内外首次开展了拱塔结构的1:10模型试验和理论研究，研究内容包括：
　　(1)结合模型试验相似理论介绍了拱塔模型的设计，模型试验的加载工况、加载系统，测点布置及测试仪器。
　　(2)利用ANSYS有限元程序建立了1:10拱塔试验结构的计算模型。根据有限元模型的计算结果，详细分析了拱塔模型结构在桥梁施工阶段最大悬臂状态、正常使用极限状态及承载能力极限状态等三种试验工况下的应力分布、变形规律及裂缝开展情况。
　　(3)根据1:10拱塔模型试验的索力测试值、纵向受力钢筋应变测试值、混凝土表面应变测试值及变形裂缝的观测结果，对拱形桥塔的受力性能做了进一步分析，并与理论计算值进行了比较。
　　(4)应用现有规范中关于梁的梯度温度规定，对马鞍山长江公路大桥中塔的温差效应进行了分析。

目录

文摘

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致谢

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图表清单

第1章 绪论

1.1 斜拉桥的桥塔型式

1.2 课题研究目的及意义

1.2.1 课题来源

1.2.2 课题研究的目的及意义

1.3 研究现状及存在的问题

1.3.1 桥梁模型试验研究现状

1.3.2 研究存在的问题

1.4 本文的研究内容

1.4.1 本文研究的工程背景

1.4.2 本文研究的主要内容

第2章 拱塔模型试验设计、加载及测试

2.1 试验相似理论

2.1.1 引言

2.1.2 相似常数的推导公式

2.2 模型的设计

2.3 模型材料

2.4 模型加载及测试

2.4.1 模型加载

2.4.2 模型加载工况及测点布置

2.4.3 试验测试

2.5 本章小结

第3章 拱塔试验模型的有限元模拟

3.1 桥梁博士整体计算结果

3.2 ANSYS1：10拱塔结构有限元模型的建立

3.3 计算结果分析

3.3.1 纵向受力钢筋应变分析

3.3.2 混凝土应变分析

3.3.3 变形分析

3.3.4 裂缝分布

3.3.5 本节结论

3.4 本章小结

第4章 拱塔模型试验结果与分析比较

4.1 索力测试分析

4.2 纵向受力钢筋应变测试分析

4.2.1 施工阶段最大悬臂状态(工况1)

4.2.2 正常使用极限状态(工况2)

4.2.3 承载能力极限状态(工况3)

4.3 混凝土应变测试分析

4.3.1 施工阶段最大悬臂状态(工况1)

4.3.2 正常使用极限状态(工况2)

4.3.3 承载能力极限状态(工况3)

4.4 变形结果分析

4.5 裂缝结果与分析

4.6 本章小结

第5章 拱塔结构温度效应分析

5.1 引言

5.2 混凝土结构的温度作用

5.3 温度应力计算方法

5.4 各国桥梁设计规范中的箱梁温度梯度模式

5.4.1 公路桥涵设计通用规范(JTIG D60－2004)的温度梯度模式

5.4.2 铁路桥涵混凝土结构设计规范(TB 10002.3－2005)的温度梯度模式

5.4.3 英国桥梁设计规范(BS5400)的温度梯度模式

5.4.4 新西兰公路桥梁设计规范的温度梯度模式

5.5 拱塔结构梯度温度效应计算

5.5.1 温度梯度计算模型的建立

5.5.2 温度梯度计算模式

5.5.3 结果分析

5.5.4 本节结论

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 未来的工作方向

参考文献

攻读硕士期间发表的论文