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悬索桥钢管混凝土桥塔受力及粘结滑移性能试验研究
| 论文题名： | 悬索桥钢管混凝土桥塔受力及粘结滑移性能试验研究 |
| 关键词： | 悬索桥;钢管混凝土桥塔;受力特征;粘结滑移性能 |
| 摘要： | 钢管混凝土结构因其塑性及韧性好、结构承载力高等特点,在现代建筑工程结构中如大跨度桥梁、高层建筑结构得到越来越多的应用。刘家峡悬索桥采用钢管混凝土结构桥塔,是国内钢管混凝土桥塔首次在大跨度悬索桥上的应用。而国内外对钢管混凝土结构的受力及粘结滑移性能研究尤其是大跨度斜拉桥、悬索桥中钢管混凝土桥塔的研究较少。本文依据理论计算和刘家峡悬索桥桥塔节段模型试验,主要研究采用钢管混凝土结构的大跨度悬索桥塔在实际施工工况下及运营过程中的受力状况,以及大直径钢管混凝土结构在承受较大竖向荷载及弯矩时的粘结滑移性能。 运用通用有限元软件ANSYS进行有限元仿真模拟计算,按照1:5的比例制作刘家峡大桥桥塔顶部节段钢管混凝土受压试验模型及粘结滑移试验模型。在总结国内外学者对钢管混凝土结构受力性能及粘结滑移性能研究成果的基础上,结合钢管混凝土结构及大跨径悬索桥相关计算原理,选用合适的钢管及核心砼的应力-应变关系本构模型,对悬索桥桥塔模型在不同端板厚度、不同索鞍尺寸及索鞍偏心距离下的受力情况进行分析。 在悬索桥钢管混凝土桥塔结构的有限元仿真模拟过程中,参考已有钢管混凝土结构的研究成果,探讨了钢管混凝土结构有限元分析中的相关问题,如钢管与混凝土的单元类型选择、钢管与混凝土结构的应力-应变本构模型的选择、网格划分密度、接触单元的设置、收敛控制等问题,合理模拟钢管混凝土结构的受力性能及粘结滑移性能。依据桥塔的实际受力情况,包括施工过程中的索鞍顶推时桥塔的受力情况,分别在不同偏心距下对钢管混凝土桥塔节段模型施加等比例荷载,研究轴心及偏心受压时钢管混凝土桥塔节段模型的应力及位移随荷载的变化规律,同时研究了不同端板厚度下钢管混凝土桥塔模型纵向的应力、位移变化特性,考察了大直径钢管混凝土桥塔的力学性能。 根据刘家峡悬索桥钢管混凝土桥塔节段模型推出试验结果,发现粘结应力大体上沿桥塔模型纵向为指数分布。钢管混凝土桥塔节段模型的推出试验测得的粘结破坏荷载及粘结破坏时的位移与钢管混凝土桥塔模型非线性有限元计算结果比较发现,试验测得数据较理论计算值大,但理论计算数据与试验所测得数据相比有一定的规律,分析了钢管混凝土桥塔受压及粘结滑移理论计算值与试验值相差的原因,总体上看有限元计算结果较为准确,能合理模拟悬索桥桥塔实际施工及运营过程中的受力性能。通过对刘家峡悬索桥钢管混凝土桥塔的受压及粘结滑移性能研究,可为后续大跨度悬索桥钢管混凝土桥塔的设计及研究提供参考。 |
| 作者： | 满自亭 |
| 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： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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