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中、下承式钢管混凝土拱桥体系可靠度研究
| 论文题名： | 中、下承式钢管混凝土拱桥体系可靠度研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;体系可靠度;腐蚀现象;连续断索;内力传递 |
| 摘要： | 近三十年，钢管混凝土拱桥因具有受力合理、施工方便、经济性好等诸多优点而在国内外得到了迅猛发展，其设计理论日益受到人们的重视，而结构可靠度是设计理论的重要基础。然而，目前关于钢管混凝土拱桥的可靠度的研究不多且主要停留在构件层面，对结构体系可靠度研究很少，导致基于体系可靠度的结构设计理论严重滞后。传统基于构件可靠度的结构设计方法由于未考虑结构的冗余性而往往过于保守，同时也使得钢管混凝土拱桥的后期维修、养护、加固等策略缺乏体系可靠度层面的依据，限制了钢管混凝土拱桥进一步的推广和应用。 基于此，本文结合已有可靠度计算理论和研究成果，针对带吊杆的中、下承式钢管混凝土拱桥体系可靠度研究的不足，从以下几个方面开展了研究： （1）总结了结构可靠度理论和钢管混凝土拱桥体系可靠度研究现状，指出了钢管混凝土拱桥体系可靠度评估存在的主要问题。其中，重点介绍了结构体系可靠度计算的一次二阶矩法。 （2）以稳定性失效作为破坏准则，推导了桁式钢管混凝土拱肋抗弯承载能力的计算公式，并通过对拱肋在材料和几何尺寸两方面参数的随机场特性分析，提出了考虑空间变异性和空间相关性的桁式钢管混凝土拱肋可靠度计算方法。 （3）基于钢绞线电化学腐蚀理论，结合钢绞线吊杆的腐蚀特性，建立了中、下承式钢管混凝土拱桥钢绞线吊杆静力和疲劳两种破坏形态的抗力退化模型；同时，精细考虑吊杆抗力、应力以及应力幅的时变特性，建立了腐蚀影响下单根吊杆的时变可靠度计算模型。 （4）根据大跨钢管混凝土拱桥最常用的格子梁桥面系的内力传递过程，提出将格子梁桥面系的可靠度简化为多根连续梁的可靠度，然后通过分析连续梁的失效模式，建立了格子梁桥面系的可靠度计算方法。 （5）针对传统算法将单根吊杆断裂作为格子梁桥面系钢管混凝土拱桥体系失效模式存在不足的问题，应用ANSYS分析了拱桥吊杆断裂后剩余结构的动力响应，计算了单根或多根吊杆破坏工况下剩余结构动力响应过程中的可靠指标，据此评估了单根吊杆断裂和相邻两根吊杆相继断裂后拱桥发生连续断索的概率，最终提出了考虑吊杆断裂的桥面系为格子梁系的拱桥体系失效模式及其可靠度计算方法。 （6）综合以上各构件及结构体系可靠度的计算方法并结合串联体系原理，建立了桥面系为格子梁系的中、下承式钢管混凝土拱桥体系可靠度的通用性计算框架，然后将其应用在世界第一大跨度拱桥—平南三桥上，研究了该桥体系可靠度的时变规律和各参数的影响规律，可为桥梁后期维修养护提供科学依据。 |
| 作者： | 刘来辉 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 涂兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广西大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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