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原文传递大跨混凝土拱桥非线性受力分析与施工控制

论文题名：	大跨混凝土拱桥非线性受力分析与施工控制
关键词：	大跨混凝土拱桥;受力性能;施工控制;有限元分析;P-∮效应;收缩徐变
摘要：	随着我国公路交通事业的不断进步，混凝土拱桥对于跨越山区、海岛等地形地质条件具有很强的竞争力，由于混凝土拱桥具有造型美观、承载能力强、受力条件良好、养护维修费用少等优点，且可充分发挥混凝土材料抗压的优越性，在山区地质条件下，混凝土拱桥常被作为首选桥型。大跨混凝土拱桥在施工过程中由于体系转换以及非线性因素的影响，传统的分析方法已不再适用，非线性因素成为桥梁设计、施工考虑的重要因素。为了保证桥梁成桥线形满足设计要求，同时成桥内力控制在设计容许范围之内，必须对桥梁进行施工控制。　　迄今为止，已有许多学者对拱桥进行了不少研究工作，主要集中在拱桥稳定性方面，对于非线性因素对拱桥受力性能方面影响研究较少，本文以湖北省宜昌市宜巴高速公路上张家湾拱桥为工程背景，根据张家湾拱桥的施工过程，采用有限元分析软件Midas/civil对混凝土拱桥进行施工阶段分析，着重分析了施工过程中混凝土收缩徐变及大跨拱桥P-∮效应对拱桥受力的影响，主要研究成果有以下方面: 　　 (1)计算了满堂支架的沉降、应力及张家湾拱桥各施工过程的挠度、应力，与现场实测挠度及应力结果较为吻合，为拱桥施工控制立模标高的确定提供理论依据。　　 (2)拱桥施工过程中混凝土收缩徐变对拱桥挠度及应力影响较大，为保证成桥线形及应力与设计值相符，结构计算过程中必须考虑混凝土收缩徐变的影响。对于张家湾拱桥，各施工阶段考虑P-∮效应与否对主拱圈挠度及应力影响均不大。　　 (3)对于混凝土收缩徐变目前并没有统一的数学计算模型描绘其变化规律，相关公式的数据大多都是以素混凝土为模型试验测量的，本文采用不同的收缩徐变模式计算了裸拱自重下主拱圈控制截面的挠度及应力，与现场实测结果进行比较，发现采用日本规范收缩徐变模式计算值与实测值较为接近，建议在混凝土拱桥计算过程中，采用日本规范收缩徐变模式模拟混凝土收缩徐变。　　 (4)为尽可能消除混凝土收缩徐变的影响，计算了合拢时刻由于混凝土收缩徐变在裸拱结构上产生的二次力，结果表明:立刻合拢和1个月后合拢由于混凝土收缩徐变产生的二次力相差较小。　　 (5)通过对混凝土弹性模量变化、成桥后混凝土收缩徐变对主拱圈受力影响分析，结果表明:混凝土弹性模量对主拱圈挠度及应力影响十分微小，成桥后收缩徐变对拱桥挠度及应力影响较大，施工过程中，不可忽视成桥若干年后混凝土收缩徐变的影响。　　 (6)桥梁结构计算过程中，通常不考虑普通钢筋的影响，本文计算了普通钢筋约束效应对混凝土拱桥受力的影响，结果表明普通钢筋对混凝土收缩、徐变均有一定的抑制作用，计算过程中不可忽视普通钢筋约束效应。
作者：	朱清亮
专业：	结构工程
导师：	王解军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中南林业科技大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文