小鋼管勁性骨架混凝土箱拱施工階段力學(xué)性能研究.pdf

1、采用鋼管桁拱作為勁性骨架，實(shí)現(xiàn)拱橋的無(wú)支架施工，為拱橋施工開(kāi)辟了一個(gè)新的發(fā)展方向。鋼管勁性骨架混凝土箱形拱橋正是符合這種要求的、由新型組合材料修建的橋梁，同時(shí)充分發(fā)揮了高強(qiáng)度材料和無(wú)支架施工的優(yōu)勢(shì)。 在勁性骨架混凝土箱形拱橋中，鋼管主要作為施工的支架，先在鋼管內(nèi)填充混凝土形成鋼管混凝土、再掛模板外包混凝土形成鋼管內(nèi)填外包混凝土斷面。主拱圈通過(guò)分環(huán)分段澆筑混凝土逐步形成混凝土箱拱，荷載和結(jié)構(gòu)不斷變化，具有時(shí)變結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。鋼管參

2、與成橋的受力，但不是以使用階段來(lái)控制，而是以施工階段來(lái)控制。主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)探討了幾何非線性有限元和橋梁施工階段力學(xué)分析方法。在橋梁結(jié)構(gòu)分析方面，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法僅以結(jié)構(gòu)整體一次成形作為恒載受力狀態(tài)；應(yīng)力疊加法考慮了施工方法對(duì)結(jié)構(gòu)受力的影響，不同的施工方法導(dǎo)致成橋時(shí)結(jié)構(gòu)中不同的內(nèi)力狀態(tài)。應(yīng)采用應(yīng)力疊加法對(duì)勁性骨架混凝土拱橋的施工過(guò)程進(jìn)行受力分析。 (2)利用ANSYS建立了湖北長(zhǎng)陽(yáng)黃陵洞大橋箱形主拱圈的空間有限元模

3、型，采用應(yīng)力疊加法和傳統(tǒng)方法對(duì)裸拱形成過(guò)程進(jìn)行了力學(xué)分析。比較了部分截面的應(yīng)力和撓度，應(yīng)力疊加法更精確。 (3)探討勁性骨架混凝土拱橋的施工方法，對(duì)拱箱分環(huán)分段的混凝土澆筑路徑提出了12種施工方案，采用應(yīng)力疊加法對(duì)不同路徑下的箱拱受力狀態(tài)進(jìn)行了分析。根據(jù)裸拱撓度和骨架應(yīng)力的分析比較，路徑6和路徑8是比較合理的混凝土澆筑路徑。 (4)比較了施工過(guò)程中拱箱截面面積、慣性矩和中性軸等截面特性的變化情況，探討了拱箱混凝土分段數(shù)量