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原文传递大跨度钢管混凝土拱桥非线性结构行为研究

论文题名：	大跨度钢管混凝土拱桥非线性结构行为研究
关键词：	大跨度钢管混凝土拱桥;几何非线性;收缩徐变;空间组合梁;结构分析
摘要：	拱桥因其造型美观、承载力大、造价低廉、耐久性好等优点，在我国历来备受重视。钢管混凝土同时解决了拱桥材料高强化和拱圈施工轻型化两个问题，在桥梁中也得到越来越多的采用。现在我国的大跨度钢管拱桥在迅猛地推进跨度，其建设在我国方兴未艾，设计与施工中有许多问题有待进一步研究。结合奉节县梅溪河大桥，本文对下述问题进行了研究：(1)随着跨径增大，钢管混凝土拱桥中梁-柱效应、结构大位移效应产生的非线性对结构的影响非常显著。工作报告基于非线性连续介质力学的基本原理，详细论述了杆系结构几何非线性分析理论，讨论了U.L.列式与T.L.列式的区别；分析了大跨度钢管混凝土拱桥几何非线性产生的原因，讨论了各种非线性因素对结构的影响，推导了考虑梁-柱效应的稳定性修正函数，指出了Fleming稳定函数中S5在轴向力F=0处存在的奇异性，给出了各种非线性因素的处理方法。对梅溪河大桥进行了线性与几何非线性计算，通过分析认为，几何非线性对结构主受力方向的竖向位移、拱肋轴力影响相对较小，但对次受力方向的顺桥向位移、拱肋弯矩影响相对较大；真正影响结构成桥线形的是竖向位移，在结构预拱度设置中，可以不必考虑几何非线性的影响；空钢管受力时，结构整体刚度较小，但施工荷载也较小，此时几何非线性影响不大。 (2)详细论述了混凝土收缩徐变产生的机理，回顾了其理论研究过程，指出目前研究中存在的争议，综述了各种文献对钢管混凝土收缩徐变研究的成果，给出了各国规范中对钢管混凝土收缩徐变的处理方法。根据规范中有关混凝土徐变系数的计算公式，把混凝土徐变度函数公式化，利用对应力和时间的积分概念，推导了结构分析中混凝土徐变计算方法；给出了混凝土收缩影响的常规处理方法，并指出其存在的局限性。结合梅溪河大桥的计算，指出收缩徐变对结构位移影响较大，导致内力重分布，并指出钢管混凝土拱桥混凝土收缩徐变的影响略大于钢筋混凝土构件或预应力钢筋混凝土构件，但比部分文献中提到的40～60％要小。 (3)详细论述了钢管混凝土构件的受力特点，讨论了国内有关钢管混凝土结构的三本设计规程对构件承载力计算、弹性模量取值的规定及其区别；论述了国内有关组合截面的各种处理方法，给出了组合截面梁单元的程序处理方法，并给合实桥进行了计算。 (4)对博士后期间承担的设计与咨询项目进行了回顾与总结，并着重介绍了杭新景高速公路千岛湖1＃桥的设计计算、磐安至新昌公路夹溪特大桥技术设计咨询、杭甬运河绍兴段华舍大桥设计。目前千岛湖1＃桥、夹溪特大桥正根据计算或咨询结果进行修改，华舍大桥已建成通车，运行情况良好。
作者：	郝超
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	董石麟
授予学位：	博士后
授予学位单位：	浙江大学
学位年度：	2004
正文语种：	中文