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大跨度中承式钢管混凝土提篮拱桥温度效应分析
| 论文题名： | 大跨度中承式钢管混凝土提篮拱桥温度效应分析 |
| 关键词： | 重载铁路;温度效应;钢管混凝土拱桥;均匀温度分布 |
| 摘要： | 钢管混凝土结构由于其结构简单，自重较小以及施工工艺简单快捷等优点，已被大量的应用于桥梁建设领域，尤其是在拱桥建设方面发挥了其巨大的优势;钢管和混凝土相互组合，既增强了混凝土承压能力，又由于钢管的套箍作用，使得混凝土的脆性所引起的不利因素得到了弥补;在钢管内部由于有了混凝土材料的存在，使得钢管的抗压能力得到了很大的提升，使得在建设过程中钢管的壁厚减小，降低了自重的同时减少了钢材的使用量。钢管混凝土提篮拱桥由于拱肋结构时刻处于轴压状态，而由于钢管和混凝土的优势互补，使得钢管混凝土组合材料在建设大跨径拱桥方面有着独特的优势。本文主要以重载铁路中的标志性工程:大跨度中承式钢管混凝土提篮拱桥-龙门黄河大桥的实际工作环境以及施工现场具体的施工措施来研究大跨度钢管混凝土拱桥的温度效应，在本文中主要从以下几个方面进行了研究分析: (1)根据拱桥实际工作环境选取了热力学的相关参数，并确定热传导方程的初始边界条件，主要以ANSYS有限元软件为平台建立了钢管混凝土提篮拱桥拱肋截面的热力学有限元模型，研究了有限元模型在不同的热力学参数的作用下对于钢管混凝土提篮拱桥拱肋截面的温度效应，主要是钢管混凝土提篮拱桥的拱肋截面的瞬态和稳态条件下的温度效应。研究表明钢管混凝土材料截面的温度效应在瞬态变化和稳态变化情况下是完全不同的，由于温度的变化会使得钢管内部的混凝土材料产生脱空的现象以及会在钢管和混凝土内部产生应力，对结构的影响较大。 (2)使用有限元计算软件ANSYS和Midas对钢管混凝土拱桥的全桥温度效应进行了分析研究;使用ANSYS有限元软件建立了钢管混凝土提篮拱桥的简化计算模型;使用Midas有限元软件建立了拱桥的全桥的整体有限元模型。将两种分析方式所得的计算结果加以对比分析。结果表明在升温作用下钢管混凝土拱桥的拱肋长度增大，相应的由于拱脚的约束作用，其1/4拱肋位置和拱顶位置z轴方向上标高增大;反之，降温作用下其拱肋位置的标高降低，拱肋的拱轴线和受力状态也随着温度变化时刻发生着改变。 (3)初步研究了温度荷载对于钢管混凝土提篮拱桥的稳定性的影响，建立了全桥的三维空间有限元模型，以此模型为基础研究了温度荷载对于拱桥的稳定性的影响;温度荷载产生的钢管内部混凝土的脱空以及在拱肋上的应力较大的部位容易发生破坏，从而影响拱桥的稳定性。 |
| 作者： | 张依龙 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王丽娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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