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600m跨混凝土拱桥拱上建筑形式及主拱构造研究
| 论文题名： | 600m跨混凝土拱桥拱上建筑形式及主拱构造研究 |
| 关键词： | 混凝土拱桥;拱上建筑形式;主拱构造;优化设计;力学性能 |
| 摘要： | 随着我国交通基础设施的持续建设，桥梁建设条件更为复杂，需要跨越深山峡谷或河流，桥梁跨径不断增大。混凝土拱桥以其跨越能力大、施工方法多样、后期养护费用低等优点，世界各国相继建造了大跨度混凝土拱桥。在建的四川西宁河大桥和天峨龙滩特大桥，跨径分别达到480m和600m。特大跨上承式混凝土拱桥设计中，拱上建筑的构造形式、高立柱的稳定性问题，已成为影响特大跨径混凝土拱桥发展的关键。本文以某600m特大桥为工程背景，开展600m跨混凝土拱桥拱上建筑形式及其对主拱构造影响研究，主要研究工作有： （1）在总结国内外大跨径及特大跨径混凝土拱桥拱上建筑构造形式的基础上，依托某 600m 特大桥，开展了桥道梁截面形式及跨径布置研究，针对混凝土桥道梁和钢-混组合结构桥道梁，提出不同的设计方案，对比分析在拱轴系数优化下不同材料、构造形式、跨径布置对拱圈受力的影响，选出受力合理的桥道梁。 （2）针对大跨度上承式混凝土拱桥高立柱稳定性问题，提出了 T构+连续梁体系、刚构连续梁体系、连续刚构体系以及主副拱体系四种拱上建筑布置形式的方法解决高立柱的问题，设计了变截面立柱、双柱式等截面立柱以及格构式立柱三种构造形式，并建立了三种立柱构造形式的空间有限元模型，基于最小偏心距，分别计算出三种设计方案所对应的合理拱轴系数，在此基础上对比其静力特性、刚度以及稳定性，以期获得最优的立柱形式。 （3）针对传统变高度设计方法可能存在拱脚截面负弯矩偏大的问题，提出一种新的计算拱圈变截面高度的公式——余弦曲线公式。对比了按设计方法、李特公式以及余弦曲线公式所得的拱圈截面高度，分析拱圈高度变化对拱圈静力、动力及稳定性的影响，验证本文提出的余弦公式计算拱圈截面变高度的合理性。 （4）基于余弦曲线公式计算的拱圈变截面高度及本文提出的拱上建筑形式，围绕拱轴系数优化后的混凝土拱桥，对比分析了与原设计拱桥的静力、刚度及稳定性差异，结合拱桥承载力验算结果，进一步验证本文提出的拱上建筑形式在600m跨混凝土拱桥中应用的合理性。 |
| 作者： | 孙启昕 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 张敏;周水兴 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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