本文選題：超大跨徑拱橋 + 活性粉末混凝土��； 參考：《福州大學》2014年碩士論文

【摘要】：制約混凝土拱橋向更大跨度發(fā)展的主要問題是,隨著拱橋跨徑的增大,其自重顯著增大,施工難度和施工費用急劇增加,影響了其經濟性。減輕混凝土拱橋結構自重有效的方法之一是采用高強、超高強的混凝土�；钚苑勰┗炷�(RPC)是超高強混凝土中最具潛力的一種。本文進行超大跨徑RPC拱橋試設計研究,從受力性能、施工性能和經濟性能等方面分析了RPC在超大跨徑混凝土拱橋上應用的可行性。本文的主要工作和結論歸納如下：(1)以日本600m混凝土試設計拱橋為原型,采用高強混凝土(HSC)和活性粉末混凝土(RPC)分別進行600m跨徑拱橋的試設計。通過MIDAS/CIVIL2010軟件建立空間有限元模型,依據《公路圬工橋涵設計規(guī)范》(JTG D61-2005)進行RPC拱橋的強度與穩(wěn)定的驗算。結果表明,RPC拱橋的強度、穩(wěn)定性均滿足要求。(2)從工程數量、拱圈截面剛度、拱圈內力與穩(wěn)定性與HSC拱橋進行對比。結果表明,由于RPC超高強的材料特性,可以采用更薄的截面形式。與HSC拱橋相比,RPC拱圈截面厚度減小了47%,拱圈自重和軸力減輕了40%左右。由于RPC拱橋的自重減輕導致內力減小以及RPC材料的彈性模量比HSC拱橋的大,使得RPC拱橋的縱橫向穩(wěn)定系數較HSC拱橋有一定的提高。(3)試設計拱橋選取了兩階段成拱的懸臂拼裝法進行施工,充分發(fā)揮RPC輕質高強的特性,使其預制節(jié)段和節(jié)段接縫大大減少,并降低起重設備和扣索用量,加快了施工進度,較其他施工方法具有明顯優(yōu)勢。(4)對RPC拱橋的施工階段應力、扣索索力進行計算,并進行施工階段的穩(wěn)定性分析。結果表明,采用零位移法進行扣索索力計算可保證拱肋的線形始終在設計軸線上,且有利于施工過程中的幾何線形的控制；施工過程中拱圈的壓應力和拉應力均小于RPC材料容許值；施工階段的穩(wěn)定安全系數均滿足規(guī)范要求。(5)借鑒國內外橋梁全壽命周期成本研究成果,對RPC拱橋和HSC拱橋進行全壽命周期成本的分析與計算,并重點分析橋梁全壽命周期成本中的維修加固成本和用戶成本。分析結果表明,RPC橋的建設成本為HSC橋的1.30倍,加上營運期成本,以及拆除成本的全壽命周期成本僅為HSC拱橋的0.60倍。從上述的研究結果來看,超大跨徑RPC拱橋從結構受力性能、施工性能和經濟性能方面而言均是可行的。
[Abstract]:The main problem restricting the development of concrete arch bridge to a larger span is that with the increase of span of arch bridge the weight of concrete arch bridge increases significantly and the construction difficulty and construction cost increase sharply which affects its economy. One of the effective ways to reduce the dead weight of concrete arch bridge is to adopt high strength and super high strength concrete. Reactive powder concrete (RPC) is the most potential type of super-high-strength concrete. In this paper, the experimental design of super-span RPC arch bridge is carried out, and the feasibility of application of RPC in super-span concrete arch bridge is analyzed from the aspects of mechanical performance, construction performance and economic performance. The main work and conclusions of this paper are summarized as follows: (1) the experimental design of 600m span arch bridge is carried out by using high strength concrete (HSC) and reactive powder concrete (RPC), respectively, taking 600m concrete trial design arch bridge as prototype. The spatial finite element model was established by MIDAS/CIVIL2010 software, and the strength and stability of the RPC arch bridge were checked according to the Design Code of Highway masonry Bridge and culvert (JTG D61-2005). The results show that the strength and stability of HSC arch bridge meet the requirements. 2) the number of projects, the stiffness of arch ring section, the internal force and stability of arch ring are compared with that of HSC arch bridge. The results show that because of the properties of RPC ultra-high strength material, a thinner cross section can be adopted. Compared with HSC arch bridge, the thickness of arch ring section is reduced by 47%, and the dead weight and axial force of arch ring are reduced by about 40%. As the weight of RPC arch bridge decreases, the internal force decreases and the elastic modulus of RPC material is larger than that of HSC arch bridge. The longitudinal and transverse stability coefficient of RPC arch bridge is improved to some extent compared with that of HSC arch bridge. The arch bridge is designed and constructed by using two-stage arch cantilever assembly method to give full play to the light-weight and high-strength characteristics of RPC, so that the prefabricated segments and joints are greatly reduced. It also reduces the amount of hoisting equipment and cable buckling, accelerates the construction progress, and has obvious advantages over other construction methods. It calculates the stress and cable buckling force of RPC arch bridge in construction stage, and analyzes the stability of the construction stage. The results show that the calculation of cable buckling force by zero displacement method can ensure the alignment of arch rib is always on the design axis and is advantageous to the control of geometric alignment in the construction process. The compressive stress and tensile stress of arch ring in construction process are less than the allowable value of RPC material, and the safety coefficient of stability in construction stage all meet the requirements of code. 5) draw lessons from the domestic and foreign bridge life cycle cost research results. The life cycle cost of RPC arch bridge and HSC arch bridge is analyzed and calculated, and the maintenance and reinforcement cost and user cost of the whole life cycle cost of the bridge are analyzed. The results show that the construction cost of HSC bridge is 1.30 times of that of HSC bridge, and the cost of operation and demolition is only 0.60 times of that of HSC arch bridge. From the above research results, it is proved that the super-span RPC arch bridge is feasible in terms of structural mechanical performance, construction performance and economic performance.
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U442.5

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本文編號：1878590