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钢管初应力释放转移对大跨度钢管混凝土拱桥受力性能影响研究
| 论文题名： | 钢管初应力释放转移对大跨度钢管混凝土拱桥受力性能影响研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;初应力;释放转移;受力性能;有限元分析 |
| 摘要： | 当钢管混凝土拱桥跨径增大到一定程度，拱肋钢管应力往往成为控制设计的主要制约因素，特别是拱脚部位的钢管应力。本文为解决大跨度钢管混凝土拱桥所面临的钢管初应力过大，管内混凝土应力过小的问题，提出了以下研究思路:在管内混凝土灌注前，对钢管采取脱粘措施，混凝土灌注完成并达到强度后，将钢管“切断”，使钢管初应力释放转移至核心混凝土，然后将钢管重连，使钢管与混凝土共同承担后续荷载。采用有限元方法按以上思路对某单圆管钢管混凝土轴压构件、某单圆管钢管混凝土拱桥和某大跨度桁架式钢管混凝土拱桥进行了实例分析，探讨了该方法对解决钢管初应力过大问题的可行性，并对钢管和混凝土之间可采取的脱粘措施进行了论述。主要研究内容如下: (1)提出了通过钢管初应力释放转移提高钢管混凝土拱桥受力性能的新思路，计算结果证明该方法能使钢管与管内混凝土间应力重新分布，“切断”重连之后钢管初应力能够有效的释放转移至核心混凝土。 (2)对于钢管混凝土轴压构件，当钢管混凝土界面间粘结强度低于临界值时，钢管“切断”后，钢管应力将释放转移至核心混凝土，且随着粘结强度的降低转移效率不断提高，证明钢管混凝土之间的粘结强度是影响钢管应力转移效率的主要因素。 (3)提出了从钢管混凝土的界面和构造形式上减小钢管和混凝土之间粘结力的措施，可在最大程度上降低钢管和混凝土之间的粘结作用，为钢管初应力释放转移至核心混凝土创造条件。 (4)对于钢管混凝土拱桥，如不考虑钢管和混凝土之间的粘结作用，钢管初应力释放转移后，成桥恒荷载状态下，钢管应力大幅下降，对于本文桁架式桥例，钢管最大应力下降了14.5％;混凝土应力大幅提升，但并未超过考虑套箍效应后的混凝土抗压强度，说明该方法能够显著提高大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的截面组合效率，改善主拱的受力性能。 钢管应力的降低提高了钢管混凝土拱桥的结构安全储备，可进一步降低钢管的壁厚，节约材料，在同等应力条件下还可进一步增大钢管混凝土拱桥的跨径。本文研究成果可为大跨度钢管混凝土拱桥的设计和施工提供参考。 |
| 作者： | 付瑶 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 涂光亚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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