【摘要】：從20世紀30年代末以來,鋼管混凝土拱橋以其美觀新穎的結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)良的結(jié)構(gòu)整體性和耐腐蝕性等優(yōu)點,促使其在眾多中、大跨度橋型中迅速發(fā)展。在鋼拱肋和核心混凝土形成組合結(jié)構(gòu)之前,鋼拱肋不可避免地會產(chǎn)生初始應(yīng)力,不同核心混凝土澆筑方式會對初始應(yīng)力造成影響,也會對拱肋結(jié)構(gòu)抗震性能產(chǎn)生一定影響。本文采用有限元模擬分析法對一擬建啞鈴型截面凈跨130m中承式鋼管混凝土拱橋核心混凝土澆筑方式進行較為系統(tǒng)的研究,通過對八種不同核心混凝土澆筑方式進行模擬分析,以優(yōu)化核心混凝土澆筑方式;采用反映普法、時程分析法對兩種不同核心混凝土澆筑方式進行模擬分析,探索核心混凝土澆筑方式對鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。本文研究工作及成果總結(jié)如下:1.利用Midas Civil專用有限元軟件對八種常用的核心混凝土澆筑方式建立鋼管混凝土拱橋有限元模型進行分析,單管全截面連續(xù)澆筑,先澆筑下弦管,再澆筑上弦管,最后澆筑腹腔混的方式較為優(yōu)越;根據(jù)施工工期,適當(dāng)增加隔倉板進行分段澆筑,可減小拱肋初始應(yīng)力及拱肋豎向位移;2.根據(jù)本案例橋址所處地震場地類別以及其自身動力特性,使用軟件MIDAS Building進行天然地震波選取,采用軟件SeismoMatch對天然地震波進行修正,選用軟件SeismoArdif根據(jù)設(shè)計反應(yīng)譜曲線擬合人工地震波,所得到的四條地震波參數(shù)均滿足抗震設(shè)計要求;3.通過Midas Civil有限元軟件對兩種不同核心混凝土澆筑方式進行反應(yīng)譜分析和時程分析,發(fā)現(xiàn)時程分析結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果規(guī)律基本相同,核心混凝土澆筑方式的不同對拱肋抗震性能的有一定的影響,可通過優(yōu)化核心混凝土澆筑方式改善拱肋的抗震性能;4.通過對關(guān)鍵截面內(nèi)力、位移及應(yīng)力分析可發(fā)現(xiàn)地震作用對拱腳截面影響較大,宜對拱腳采取合理的構(gòu)造措施進行加強;且反應(yīng)譜分析和時程分析表現(xiàn)出較大的橫向位移,本橋橫向剛度較小,在設(shè)計時應(yīng)通過增大橫撐截面尺寸、適當(dāng)增加橫撐數(shù)量以及減小橫撐間距等方式增加橫向橋向剛度。本文研究工作可為同類啞鈴型鋼管混凝土拱橋設(shè)計提供參考,也可為本橋后續(xù)施工圖設(shè)計提供指導(dǎo)。
【圖文】：

1 緒論1.1 鋼管混凝土拱橋發(fā)展概述鋼管混凝土拱橋的運用開始于 20 世紀 30 年代后期，在今俄羅斯圣彼得堡建造了座橫跨涅瓦河凈跨 101m 的下承式鋼管混凝土公路拱橋，和一座位于今亞洲北部俄羅境內(nèi)凈跨 140m 的上承式鋼管混凝土拱橋[1]。1932-1936 年，在今俄羅斯圣彼得堡建成了一座橫跨涅瓦河的公路橋，取名沃洛爾斯基（Volodarsky）大橋（圖 1.1）。該橋共計三跨，兩側(cè)邊跨為凈跨 101.1m 剛性柔性拱結(jié)構(gòu)的下承式鋼管混凝土系桿拱橋，中跨是一座活動的雙葉垂直開啟橋。沃洛爾斯基大橋，其鋼管混凝土結(jié)構(gòu)隱藏在拱肋中，采用一種特殊的拱肋的加固形式，首用鋼筋將一組 4 根的小直徑鋼管混凝土構(gòu)件綁扎在一起，形成成束式節(jié)段單元，，然后這些節(jié)段單元布置在拱形肋中并縱向連接，最后用鋼筋將這些元件進行橫向綁扎，從在拱形肋中形成加強件。

啞鈴型鋼管混凝土拱橋核心混凝土澆筑方式優(yōu)化及地震響應(yīng)分析在 20 世紀 60 年代，英國學(xué)者 NeogiPK 系統(tǒng)地研究了鋼管與混凝土之間的相互用，發(fā)現(xiàn)混凝土受到鋼管環(huán)向的約束作用，顯著提高了混凝土材料抗壓強度的現(xiàn)象，提出了幾種關(guān)于鋼管混凝土構(gòu)件正常使用承載能力和極限承載能力的計算方法。鑒于工技術(shù)問題，管內(nèi)核心混凝土施工技術(shù)未得到很好的解決，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工中優(yōu)勢未得到有效發(fā)揮。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U448.22

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