鋼管混凝土系桿拱橋極限承載力研究.pdf

1、鋼管混凝土系桿拱橋是一種近年來得到廣泛應(yīng)用的橋梁結(jié)構(gòu)型式,它充分利用了鋼管混凝土材料抗壓強(qiáng)度高、延性好的工作特點(diǎn).但是,該類橋梁由于實(shí)踐先于理論發(fā)展,在應(yīng)用過程中出現(xiàn)了一些問題.因此,有必要對該類橋梁結(jié)構(gòu)開展更為深入的研究.該文首先簡單回顧了鋼管混凝土材料及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程,對目前的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡要的介紹,提出進(jìn)行鋼管混凝土系桿拱橋極限承載力分析的必要性及亟待解決的問題.作為一種組合材料,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的極限承載力高于鋼筋混凝

2、土結(jié)構(gòu),這是由于鋼管和核心混凝土之間的緊箍作用所致.商業(yè)軟件很難模擬這種組合效應(yīng),同時(shí),也難以模擬混凝土材料的破壞以及截面形心的變化,因此,需要進(jìn)行相應(yīng)的軟件開發(fā)工作.基于非線性有限元法的基本原理,建立了空間和平面復(fù)合梁單元,并通過對多種材料(尤其是混凝土)本構(gòu)模型的對比分析,選取了鋼管和核心混凝土的本構(gòu)關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,開發(fā)出用于鋼管混凝土系桿拱橋極限承載力分析的軟件——ORIX,在開發(fā)過程中進(jìn)行了大量的測試工作.以錢江四橋的建設(shè)為背

3、景,開展了鋼管混凝土構(gòu)件工作性能以及鋼管混凝土啞鈴形截面組合式拱肋的極限承載力試驗(yàn)研究,這在國內(nèi)尚屬首次.以O(shè)RIX為工具進(jìn)行模型拱肋的分析,結(jié)果與試驗(yàn)吻合得很好,說明ORIX能夠滿足鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)非線性分析的需要.結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,該文還對試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸袄邩O限承載力的影響因素進(jìn)行了分析,獲得了對鋼管混凝土啞鈴形截面拱肋的較為深入和全面的認(rèn)識(shí).在前面工作的基礎(chǔ)上,采用ORIX對兩座鋼管混凝土桁式拱肋系桿拱橋進(jìn)行了極限承載力分析.首先,通過對嵊

4、州曹娥江橋的分析,對桁式鋼管混凝土組合拱肋的極限承載能力獲得了初步的認(rèn)識(shí).對錢江四橋的分析則力求全面.首先從結(jié)構(gòu)體系出發(fā),通過分析結(jié)構(gòu)在不同施工階段和多個(gè)使用荷載工況下的一類屈曲穩(wěn)定性分析,分析了結(jié)構(gòu)的整體工作性能.利用該文開發(fā)的軟件,建立空間模型,進(jìn)行了考慮幾何和材料雙重非線性的極限承載力分析.并通過結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感性分析闡述了在多種荷載工況下鋼管混凝土系桿拱橋進(jìn)入極限承載階段時(shí)的工作特點(diǎn)以及其影響因素,為該類橋梁的設(shè)計(jì)提供了有意義的參