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初应力对钢管混凝土劲性骨架拱桥稳定性的影响研究
| 论文题名： | 初应力对钢管混凝土劲性骨架拱桥稳定性的影响研究 |
| 关键词： | 拱式桥梁;钢混结构;劲性骨架;应力分析 |
| 摘要： | 近年来，劲性骨架混凝土（SRC混凝土）被越来越多的应用于拱桥的施工中，采用SRC混凝土进行施工的一般顺序是:吊装钢管拼装成拱—灌注微膨胀混凝土—以劲性骨架拱为支架分段分层的施工方法进行外包混凝土的浇筑—施工拱上建筑。采用劲性骨架法施工时，在核心混凝土与钢管未形成联合结构前，钢管在自重以及混凝土的湿重作用下产生了初应力与初应变，初应力的存在会影响钢管混凝土劲性骨架拱桥的稳定性以及承载能力。本文依托玻璃沟大桥为工程背景，玻璃沟大桥为跨径170m的上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥，借助大型通用有限元软元ANSYS进行了该桥的线性与非线性稳定分析，同时，计算分析计入不同初应力度时各参数对稳定性的影响，最后，采用有限元软件Midas Civil对玻璃沟大桥的承载力进行了考虑初应力影响的验算。 本研究主要内容包括：⑴回顾了钢管混凝土结构的发展，阐述了钢管混凝土在桥梁工程中的应用，论述了钢管初应力和钢管混凝土劲性骨架拱桥稳定性的研究现状，并对初应力系数的定义以及理论计算方法、拱桥稳定性的概念和分类做了详细介绍，对拱桥稳定性分析的有限单元法进行了论述与推导。⑵依托玻璃沟大桥为工程背景，采用有限元软件ANSYS建立空间模型，采用ANSYS中钢管混凝土的KINH和MISO材料本构模型，对该桥进行了线性与非线性稳定分析，在进行非线性稳定分析时，对考虑套箍和不考虑套箍的材料、考虑套箍和不考虑套箍的双重以及考虑一致几何缺陷的几何非线性分析，经过分析比较，选定考虑套箍作用的双重非线性作为计算不同初应力度下不同参数对劲性骨架拱桥稳定性影响分析的计算方法。⑶研究了不同初应力度下跨径(130m、170m、210m、250m)、含钢率、钢管型号、核心混凝土等级、不同灌注顺序、初始几何缺陷对劲性骨架拱桥稳定安全系数的影响，并对稳定安全折减系数和初应力度进行了曲线拟合，建立了跨径大于200m和跨径小于200m的ψ-β的简化拟合公式，以ψ不小于0.9为界限，建议β最佳范围为小于0.6。⑷借助有限元软件Midas Civil和ψ-β拟合函数，计入初应力的折减影响，对玻璃沟大桥进行了承载力验算，均满足规范要求。 |
| 作者： | 张健 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 谭红梅;刘山洪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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