脱空对钢管混凝土受力性能的影响

论文摘要

钢管混凝土拱桥具有跨越能力大、强度高、重量轻、便于施工等优点,近年来在我国桥梁建设中迅速发展。然而随着钢管混凝土技术在桥梁工程中的应用,此种结构也暴露出了一些问题,钢管与混凝土之间的脱空问题就是人们非常重视的问题。本文以试验的方法研究了脱空对钢管混凝土构件受力性能的影响,主要研究成果如下:(1)利用3根轴压试件试验结果,分析了脱空对构件极限承载能力、钢管受力性能、核心混凝土受力性能及弹性阶段内轴压刚度的影响。(2)完成了3根钢管混凝土受弯构件试验,研究了脱空对构件荷载—应变关系、截面弯矩—曲率关系、跨中弯矩—挠度关系、核心混凝土受力性能等的影响。(3)完成了9根钢管混凝土偏心受压试件试验,研究了脱空对偏心受压构件屈服荷载、极限承载能力、荷载—应变关系以及柱中点位移的影响,同时还研究了脱空对核心混凝土受力性能等的影响。(4)利用等效截面法求解受弯构件截面在弹性阶段的应力,也计算了偏心受压试件在弹性阶段内的截面应力,试验结果和计算结果吻合较好。(5)利用已有实测脱空后钢管混凝土构件轴压极限承载能力值,修正了钢管混凝土中考虑脱空后的套箍系数,得到了考虑脱空的轴压极限承载能力公式;然后利用等效截面法,得出了偏心受压构件的极限承载能力公式。(6)以巫峡长江大桥为工程背景,利用等效截面法和双单元法对此结构进行了稳定性分析,得出一些结论可供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土的概念及历史沿革
• 1.2 钢管混凝土拱桥的发展
• 1.2.1 钢管混凝土拱桥在国外的发展
• 1.2.2 钢管混凝土拱桥在我国的发展
• 1.3 钢管混凝土拱桥所面临的问题
• 1.4 钢管与混凝土的应力
• 1.5 钢管混凝土构件及拱肋的刚度和稳定性
• 1.6 钢管混凝土拱桥脱空以及研究现状
• 1.6.1 脱空的分类与成因
• 1.6.2 钢管混凝土拱桥防治脱空对策
• 1.7 拱桥稳定概述
• 1.7.1 钢管混凝土拱桥稳定研究现状
• 1.8 本文的研究意义、内容
• 第2章 钢管混凝土构件受力的试验研究
• 2.1 试件设计
• 2.2 应变测点布置
• 2.2.1 轴压构件应变测点布置
• 2.2.2 偏心受压及受弯构件应变测点布置
• 2.3 加载装置及加载方法说明
• 2.4 试验结果分析
• 2.4.1 轴压柱试验结果及分析
• 2.4.2 受弯结果及分析
• 2.4.3 偏心受压构件的测试结果分析
• 2.5 结论
• 第3章 钢管混凝土截面受力分析
• 3.1 梁截面应力的计算
• 3.2 偏心受压构件应力的计算
• 3.3 轴压极限承载能力计算
• 3.4 偏心受压构件承载能力计算
• 3.5 偏心受压构件极限承载能力简化计算
• 3.6 小结
• 第4章 巫峡长江大桥稳定性分析
• 4.1 工程背景
• 4.2 有限元模型介绍
• 4.2.1 单元介绍
• 4.2.2 单元的选取
• 4.2.3 巫峡长江大桥全桥三维有限元模型
• 4.2.4 钢管与混凝土脱空的模拟
• 4.2.5 稳定安全系数的定义
• 4.2.6 稳定系数计算
• 4.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢