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小钢管劲性骨架混凝土箱拱施工阶段力学性能研究
| 论文题名： | 小钢管劲性骨架混凝土箱拱施工阶段力学性能研究 |
| 关键词： | 钢管混凝土;劲性骨架拱桥;应力叠加法;混凝土浇筑;应力路径;有限元模型;力学分析 |
| 摘要： | 采用钢管桁拱作为劲性骨架，实现拱桥的无支架施工，为拱桥施工开辟了一个新的发展方向。钢管劲性骨架混凝土箱形拱桥正是符合这种要求的、由新型组合材料修建的桥梁，同时充分发挥了高强度材料和无支架施工的优势。 在劲性骨架混凝土箱形拱桥中，钢管主要作为施工的支架，先在钢管内填充混凝土形成钢管混凝土、再挂模板外包混凝土形成钢管内填外包混凝土断面。主拱圈通过分环分段浇筑混凝土逐步形成混凝土箱拱，荷载和结构不断变化，具有时变结构的力学特性。钢管参与成桥的受力，但不是以使用阶段来控制，而是以施工阶段来控制。主要研究内容如下： (1)探讨了几何非线性有限元和桥梁施工阶段力学分析方法。在桥梁结构分析方面，传统设计方法仅以结构整体一次成形作为恒载受力状态；应力叠加法考虑了施工方法对结构受力的影响，不同的施工方法导致成桥时结构中不同的内力状态。应采用应力叠加法对劲性骨架混凝土拱桥的施工过程进行受力分析。 (2)利用ANSYS建立了湖北长阳黄陵洞大桥箱形主拱圈的空间有限元模型，采用应力叠加法和传统方法对裸拱形成过程进行了力学分析。比较了部分截面的应力和挠度，应力叠加法更精确。 (3)探讨劲性骨架混凝土拱桥的施工方法，对拱箱分环分段的混凝土浇筑路径提出了12种施工方案，采用应力叠加法对不同路径下的箱拱受力状态进行了分析。根据裸拱挠度和骨架应力的分析比较，路径6和路径8是比较合理的混凝土浇筑路径。 (4)比较了施工过程中拱箱截面面积、惯性矩和中性轴等截面特性的变化情况，探讨了拱箱混凝土分段数量、分段位置、分环数量、分环位置及浇筑次序对拱箱受力状态的影响。可以利用截面特性变化对拱箱受力的影响，经过力学分析比较后，制定合理可行的拱箱混凝土浇筑路径。 |
| 作者： | 田常兵 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 陈小佳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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