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原文传递大跨度预应力混凝土V形刚构拱组合桥受力行为研究

论文题名：	大跨度预应力混凝土V形刚构拱组合桥受力行为研究
关键词：	大跨度V形刚构拱组合桥;预应力混凝土;受力行为;施工控制
摘要：	早期桥梁多是简单的梁、柱、拱、索之类桥式体系，受力明确、造型清晰。但随着科学技术的发展，生产力水平空前提高，桥梁的发展无论从跨越能力提高的速度、结构形式的组合化趋势，还是各种新型材料的应用和合理配置等多方面都有了充分的展现。V形刚构拱组合体系桥充分利用了梁、拱各自桥式的受力优势，优化了结构的受力，节省了工程量，创新了桥梁的外观，是人型公路、铁路桥梁中值得应用与研究的桥式结构。目前有关V形刚构拱组合桥梁的文献尚不多见，也没有相关文献对其受力行为作过系统深入的分析研究。鉴于以上情况，以小榄水道特大桥为研究背景，系统地开展了大跨度V形刚构拱组合桥受力行为的专项研究。内容主要包括五个部分：　　 1、在收集国内外相关资料和深入分析国内外研究成果的基础上，对大跨度V形刚构拱组合桥的发展与受力特点进行了初步分析，并讨论了其在受力行为研究中存在的问题。以新建铁路广珠城际轨道交通工程小榄水道特大桥为工程背景，提出了进行大跨度V形刚构拱组合桥受力行为研究的课题。　　 2、提出了大跨度V形刚构拱组合桥名义刚度的概念，分析了结构参数对名义刚度的影响，推导出名义刚度理论公式。针对拱梁刚度比的选取及其对结构内力分配的影响进行讨论，分析其对结构内力的影响规律，并得出刚拱柔梁与柔拱刚梁的界定值，为设计人员选取构造参数提供指导。　　 3、基于结构试验模型相似理论，进行静力相似原则的分析和推导，确定模型的相似比，采用模型的基本设计原则，设计并完成了V形墩梁节点模型试验。在选定混凝土、钢筋和钢绞线本构关系的基础上，建立了V形墩梁节点三维非线性有限元模型，将数值计算结果与试验结果进行了对比。分析了多种荷载工况下V形墩梁节点局部应力分布规律，通过绘制负弯矩区钢筋荷载应变曲线以及模型梁的荷载挠度曲线，对V形墩梁节点的非线性受力行为进行了研究，得出了挠度与裂缝行为以及刚度变化规律。　　 4、探讨了大跨度V形刚构拱组合桥的施工方案，在施工过程仿真计算时利用单元生死技术，编制了APDL命令流程序，并考虑了混凝土的徐变特性，建立施工过程仿真计算模型，对先梁后拱分段施工全过程进行了计算研究。同时对结构体系受力及刚度进行了分析研究，分析了收缩徐变对结构内力分配的影响，针对吊杆、拱、梁受力比值进行了讨论。最后系统深入地研究了三片腹板剪应力分布规律，各施工阶段箱梁纵向弯曲正应力，成桥后箱梁纵向弯曲正应力和横向弯曲正应力的分布规律。　　 5、建立了大跨度V形刚构拱组合桥施工控制理论，确定施工误差调整理论和方法，包括对设计参数进行识别和修正，自适应系统控制以及分析系统的运行。通过对小榄水道特大桥施工控制研究，对施工方案的可行性作出评价，确定各施工理想状态的线形和位移，对随后施工状态的线形及位移作出预测。介绍了应力控制截面及测试原理，对关键截面应力控制结果进行了分析研究，使施工沿着设计的轨道进行，保证施工中的安全和结构恒载内力及结构线形符合设计要求，保证施工质量和安全。
作者：	勾红叶
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	蒲黔辉
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文