劉家峽大橋鋼管混凝土橋塔模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)及受力性能分析.pdf

1、劉家峽大橋鋼管混凝土橋塔為目前我國(guó)直徑最大的鋼管混凝土橋塔,且鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是第一次在懸索橋橋塔中應(yīng)用。為了解劉家峽大橋鋼管混凝土橋塔的受力性能及鋼管與混凝土的粘結(jié)滑移狀態(tài)。本文應(yīng)用相似原理,對(duì)劉家峽大橋鋼管混凝土橋塔進(jìn)行模型設(shè)計(jì),并對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了推出和偏壓分析。
　　 通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外鋼管混凝土相關(guān)理論文獻(xiàn),總結(jié)前人的研究成果。對(duì)國(guó)內(nèi)外鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究進(jìn)行分析,重點(diǎn)分析有關(guān)鋼管混凝土橋塔的模型試驗(yàn)研究。在對(duì)鋼管混凝土研

2、究成果總結(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行劉家峽大橋鋼管混凝土橋塔試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)和方案比選,并運(yùn)用通用有限元分析軟件ANSYS建立該試驗(yàn)橋塔的有限元模型。在鋼管與混凝土接觸界面上設(shè)置接觸單元,分析鋼管與混凝土在荷載作用下的粘結(jié)滑移狀態(tài)及受力性能。
　　 無(wú)焊釘鋼管混凝土構(gòu)件推出試驗(yàn)中鋼管應(yīng)力隨位置的變化曲線和混凝土應(yīng)力隨位置的變化曲線反應(yīng)出的鋼管與混凝土粘結(jié)滑移關(guān)系是相同的,滑移由兩端逐漸向中間發(fā)展,由局部擴(kuò)展到整體。在兩端局部滑移范圍(剪力傳遞長(zhǎng)

3、度)內(nèi)鋼管與混凝土的應(yīng)力變化規(guī)律均為線性變化,中間粘結(jié)部位鋼管與混凝土應(yīng)力均保持不變,鋼管與混凝土處于協(xié)同工作狀態(tài)。對(duì)比有焊釘與無(wú)焊釘鋼管混凝土構(gòu)件的推出試驗(yàn),鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的焊釘只能減小鋼管與混凝土之間的滑動(dòng)距離,而不能增強(qiáng)鋼管與混凝土之間的初始粘結(jié)。
　　 原橋荷載工況作用下的分析結(jié)果表明,由于偏壓,構(gòu)件三向應(yīng)力沿圓周變化較大,結(jié)構(gòu)受力不均勻,鋼管三向應(yīng)力均未超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度,工況一與工況二混凝土三向應(yīng)力均未超過(guò)設(shè)計(jì)強(qiáng)度,工況

4、三混凝土豎向壓應(yīng)力介于抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之間:鋼管與混凝土在徑向未發(fā)生脫離,二者接觸良好,界面滑移首先發(fā)生在上端,逐步向下發(fā)展,隨著荷載的增加下端開(kāi)始出現(xiàn)部分滑移,但下端最終發(fā)生滑移的范圍較少,滑移值從下到上依次增大。
　　 對(duì)三種設(shè)計(jì)荷載作用下的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比,工況三的荷載對(duì)橋塔結(jié)構(gòu)的受力最不利。采用1.5倍工況三的荷載對(duì)模型進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明荷載從120％到150%過(guò)程中,混凝土均已超過(guò)設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度,鋼