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刘家峡大桥钢管混凝土桥塔模型试验设计及受力性能分析
| 论文题名： | 刘家峡大桥钢管混凝土桥塔模型试验设计及受力性能分析 |
| 关键词： | 悬索桥;钢管混凝土桥塔;模型试验;受力性能;设计荷载;有限元 |
| 摘要： | 刘家峡大桥钢管混凝土桥塔为目前我国直径最大的钢管混凝土桥塔,且钢管混凝土结构是第一次在悬索桥桥塔中应用。为了解刘家峡大桥钢管混凝土桥塔的受力性能及钢管与混凝土的粘结滑移状态。本文应用相似原理,对刘家峡大桥钢管混凝土桥塔进行模型设计,并对试验模型进行了推出和偏压分析。 通过查阅国内外钢管混凝土相关理论文献,总结前人的研究成果。对国内外钢管混凝土结构的试验研究进行分析,重点分析有关钢管混凝土桥塔的模型试验研究。在对钢管混凝土研究成果总结的基础上进行刘家峡大桥钢管混凝土桥塔试验模型的设计和方案比选,并运用通用有限元分析软件ANSYS建立该试验桥塔的有限元模型。在钢管与混凝土接触界面上设置接触单元,分析钢管与混凝土在荷载作用下的粘结滑移状态及受力性能。 无焊钉钢管混凝土构件推出试验中钢管应力随位置的变化曲线和混凝土应力随位置的变化曲线反应出的钢管与混凝土粘结滑移关系是相同的,滑移由两端逐渐向中间发展,由局部扩展到整体。在两端局部滑移范围(剪力传递长度)内钢管与混凝土的应力变化规律均为线性变化,中间粘结部位钢管与混凝土应力均保持不变,钢管与混凝土处于协同工作状态。对比有焊钉与无焊钉钢管混凝土构件的推出试验,钢管混凝土结构中的焊钉只能减小钢管与混凝土之间的滑动距离,而不能增强钢管与混凝土之间的初始粘结。 原桥荷载工况作用下的分析结果表明,由于偏压,构件三向应力沿圆周变化较大,结构受力不均匀,钢管三向应力均未超过设计强度,工况一与工况二混凝土三向应力均未超过设计强度,工况三混凝土竖向压应力介于抗压强度设计值和抗压强度标准值之间:钢管与混凝土在径向未发生脱离,二者接触良好,界面滑移首先发生在上端,逐步向下发展,随着荷载的增加下端开始出现部分滑移,但下端最终发生滑移的范围较少,滑移值从下到上依次增大。 对三种设计荷载作用下的结构受力状态进行对比,工况三的荷载对桥塔结构的受力最不利。采用1.5倍工况三的荷载对模型进行分析,分析结果表明荷载从120％到150%过程中,混凝土均已超过设计抗压强度,钢管均未超过设计强度,钢管与混凝土在径向开始出现脱离的趋势,150%荷载作用下钢管与混凝土接触面几乎全部发生滑移,只有少部分区域处于粘结状态。 |
| 作者： | 闫秋林 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘世忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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