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大跨径上承式钢管混凝土拱桥新型拱上结构的实用性研究
| 论文题名： | 大跨径上承式钢管混凝土拱桥新型拱上结构的实用性研究 |
| 关键词： | 拱式桥梁;上承式拱桥;拱上结构;桥梁设计 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥在我国已经大规模地建造和使用，大跨径上承式钢管混凝土拱桥由于拱上结构自重及稳定方面的影响使其应用受到限制。目前国内外对主拱圈的研究较多，如采用波形钢腹板—钢管混凝土组合拱等，而对大跨径上承式钢管混凝土拱桥拱上结构的研究资料非常少。拱上结构的发展与新材料、新结构的应用息息相关。新型拱上结构能充分发挥新材料、新结构的性能，为大跨径上承式钢管混凝土拱桥的不足提供了解决方案。本文以新型拱上结构为研究对象，以浙江某钢管混凝土拱桥(跨径260m)为背景工程，开展了新型拱上结构的实用性研究。 本研究主要内容包括：⑴收集整理国内外大跨径钢管混凝土拱桥新型拱上结构的发展状况，总结新型拱上结构的结构形式和特点，分析目前拱上结构存在的问题。介绍国内外新型拱上结构的应用情况，重点介绍新型组合柱和组合梁的结构形式、受力特点和计算理论。⑵新型拱上立柱的研究。采用传统拱上立柱（混凝土立柱、钢立柱）和新型拱上立柱（钢管混凝土格构柱），用MIDAS对背景工程进行整体力学分析和稳定分析，结果表明，钢立柱和钢管混凝土格构柱可以显著减轻立柱自重，钢立柱和钢管混凝土立柱在静力和自重稳定性方面影响基本相同，在抗风稳定性方面钢管混凝土格构柱较好。⑶桥道系连续化研究。拱上立柱采用钢管混凝土格构柱，对比分析传统的简支结构和新型的连续结构（全桥连续形心和分联形式），用MIDAS对整桥进行整体力学和稳定分析，结果表明，不同桥道系对拱圈的受力和稳定影响不大，但对主梁受力产生较大影响，新型连续桥道系可减轻主梁弯矩峰值。⑷新型组合梁研究。采用新型钢管混凝土格构柱和连续主梁，对比分析传统预应力钢筋混凝土T梁和钢—混凝土组合梁对结构的影响，采用钢—混凝土组合梁可减轻结构自重15.6％，显著改善主拱受力和变形，有利于拱桥向大跨径方向发展。⑸针对新型拱上结构和传统结构，在施工、经济、技术和耐久性方面进行了对比分析，在经济性分析的基础上讨论新型拱上结构的实用性，结果表明传统混凝土结构和新型结构相比，初期制作时质量难以控制，施工和运营过程中耐久性问题也相对较多。而新型结构，材料工业化程度高，现场作业量少，施工便利性好，构件更换快易性更好，质量可控性好，耐久性问题处理简单可靠。综合考虑近些年劳动力成本的上升和钢材价格的下降，新型组合梁经济优势将日益突出。 |
| 作者： | 郭中山 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 张雪松 |
| 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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