懸索橋鋼管混凝土橋塔受力及粘結(jié)滑移性能試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)因其塑性及韌性好、結(jié)構(gòu)承載力高等特點(diǎn),在現(xiàn)代建筑工程結(jié)構(gòu)中如大跨度橋梁、高層建筑結(jié)構(gòu)得到越來越多的應(yīng)用。劉家峽懸索橋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)橋塔,是國內(nèi)鋼管混凝土橋塔首次在大跨度懸索橋上的應(yīng)用。而國內(nèi)外對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力及粘結(jié)滑移性能研究尤其是大跨度斜拉橋、懸索橋中鋼管混凝土橋塔的研究較少。本文依據(jù)理論計(jì)算和劉家峽懸索橋橋塔節(jié)段模型試驗(yàn),主要研究采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的大跨度懸索橋塔在實(shí)際施工工況下及運(yùn)營過程中的受力狀況,以及大

2、直徑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在承受較大豎向荷載及彎矩時(shí)的粘結(jié)滑移性能。
　　運(yùn)用通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行有限元仿真模擬計(jì)算,按照1:5的比例制作劉家峽大橋橋塔頂部節(jié)段鋼管混凝土受壓試驗(yàn)?zāi)Ｐ图罢辰Y(jié)滑移試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。在總結(jié)國內(nèi)外學(xué)者對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力性能及粘結(jié)滑移性能研究成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合鋼管混凝土結(jié)構(gòu)及大跨徑懸索橋相關(guān)計(jì)算原理,選用合適的鋼管及核心砼的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系本構(gòu)模型,對懸索橋橋塔模型在不同端板厚度、不同索鞍尺寸及索鞍偏心距離下的受力

3、情況進(jìn)行分析。
　　在懸索橋鋼管混凝土橋塔結(jié)構(gòu)的有限元仿真模擬過程中,參考已有鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究成果,探討了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析中的相關(guān)問題,如鋼管與混凝土的單元類型選擇、鋼管與混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型的選擇、網(wǎng)格劃分密度、接觸單元的設(shè)置、收斂控制等問題,合理模擬鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能及粘結(jié)滑移性能。依據(jù)橋塔的實(shí)際受力情況,包括施工過程中的索鞍頂推時(shí)橋塔的受力情況,分別在不同偏心距下對鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型施加等比例

4、荷載,研究軸心及偏心受壓時(shí)鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型的應(yīng)力及位移隨荷載的變化規(guī)律,同時(shí)研究了不同端板厚度下鋼管混凝土橋塔模型縱向的應(yīng)力、位移變化特性,考察了大直徑鋼管混凝土橋塔的力學(xué)性能。
　　根據(jù)劉家峽懸索橋鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型推出試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)粘結(jié)應(yīng)力大體上沿橋塔模型縱向?yàn)橹笖?shù)分布。鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型的推出試驗(yàn)測得的粘結(jié)破壞荷載及粘結(jié)破壞時(shí)的位移與鋼管混凝土橋塔模型非線性有限元計(jì)算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),試驗(yàn)測得數(shù)據(jù)較理論計(jì)算值大,但