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小钢管劲性骨架混凝土箱拱施工阶段力学性能研究

作　者: 田常兵
导　师: 陈小佳
学　校: 武汉理工大学
专　业: 道路与铁路工程
关键词: 钢管混凝土 劲性骨架拱桥 应力叠加法 混凝土浇筑路径
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 100次
引　用: 4次
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内容摘要


采用钢管桁拱作为劲性骨架，实现拱桥的无支架施工，为拱桥施工开辟了一个新的发展方向。钢管劲性骨架混凝土箱形拱桥正是符合这种要求的、由新型组合材料修建的桥梁，同时充分发挥了高强度材料和无支架施工的优势。在劲性骨架混凝土箱形拱桥中，钢管主要作为施工的支架，先在钢管内填充混凝土形成钢管混凝土、再挂模板外包混凝土形成钢管内填外包混凝土断面。主拱圈通过分环分段浇筑混凝土逐步形成混凝土箱拱，荷载和结构不断变化，具有时变结构的力学特性。钢管参与成桥的受力，但不是以使用阶段来控制，而是以施工阶段来控制。主要研究内容如下：(1)探讨了几何非线性有限元和桥梁施工阶段力学分析方法。在桥梁结构分析方面，传统设计方法仅以结构整体一次成形作为恒载受力状态；应力叠加法考虑了施工方法对结构受力的影响，不同的施工方法导致成桥时结构中不同的内力状态。应采用应力叠加法对劲性骨架混凝土拱桥的施工过程进行受力分析。(2)利用ANSYS建立了湖北长阳黄陵洞大桥箱形主拱圈的空间有限元模型，采用应力叠加法和传统方法对裸拱形成过程进行了力学分析。比较了部分截面的应力和挠度，应力叠加法更精确。(3)探讨劲性骨架混凝土拱桥的施工方法，对拱箱分环分段的混凝土浇筑路径提出了12种施工方案，采用应力叠加法对不同路径下的箱拱受力状态进行了分析。根据裸拱挠度和骨架应力的分析比较，路径6和路径8是比较合理的混凝土浇筑路径。(4)比较了施工过程中拱箱截面面积、惯性矩和中性轴等截面特性的变化情况，探讨了拱箱混凝土分段数量、分段位置、分环数量、分环位置及浇筑次序对拱箱受力状态的影响。可以利用截面特性变化对拱箱受力的影响，经过力学分析比较后，制定合理可行的拱箱混凝土浇筑路径。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-22
  1.1 劲性骨架混凝土拱桥的发展  9-10
  1.2 钢骨混凝土应用及研究  10-12
  1.3 钢管混凝土应用及研究  12-14
    1.3.1 钢管混凝土应用  12-13
    1.3.2 钢管混凝土力学性能研究  13-14
  1.4 钢管混凝土在拱桥中的应用及研究  14-20
    1.4.1 钢管混凝土在拱桥中的应用  14-18
    1.4.2 钢管混凝土应用于拱桥的研究现状  18-20
  1.5 本文研究的意义和内容  20-22
第2章 有限元理论  22-30
  2.1 有限单元法  22-24
    2.1.1 有限单元法概述  22-24
    2.1.2 有限单元法分析过程  24
  2.2 几何非线性理论  24-30
    2.2.1 几何非线性概述  24-25
    2.2.2 几何非线性的基本原理  25-27
    2.2.3 几何非线性分析的常用方法  27-28
    2.2.4 非线性平衡方程的求解方法  28-30
第3章 桥梁结构施工阶段力学叠加法  30-40
  3.1 拱桥施工  30-33
    3.1.1 混凝土拱桥施工方法  30-32
    3.1.2 劲性骨架混凝土箱形拱桥施工  32-33
  3.2 施工受力分析方法  33-40
    3.2.1 施工模拟方法  33-35
    3.2.2 力学叠加法  35-40
第4章 工程实例分析  40-61
  4.1 黄陵洞大桥  40-44
    4.1.1 黄陵洞大桥概况  40-42
    4.1.2 黄陵洞大桥施工过程  42-44
  4.2 有限元模型  44-55
    4.2.1 基于ANSYS的结构分析  44-46
    4.2.2 钢管混凝土力学性能  46-48
    4.2.3 模型参数计算  48-52
    4.2.4 结构施工过程的模拟  52-53
    4.2.5 建立分析模型  53-55
  4.3 施工仿真分析  55-61
    4.3.1 施工阶段划分  55-56
    4.3.2 计算结果及分析  56-61
第5章 混凝土浇筑路径变化的静力分析  61-68
  5.1 混凝土浇筑路径设计  61-64
    5.1.1 考虑的主要因素  61-63
    5.1.2 混凝土浇筑路径  63-64
  5.2 静力分析  64-68
    5.2.1 挠度分析  64-65
    5.2.2 应力分析  65-68
第6章 结论与建议  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 建议  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表的论文  74

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 桥涵工程 > 结构原理、结构力学
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