【摘 要】
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哑铃型截面在75-150m钢管混凝土拱桥中占据主要地位,单腹板哑铃型截面是对传统哑铃型截面的一种创新形式,其上下弦杆通过单腹板及腹板加劲肋连接。单腹板哑铃型截面能减少腹板与钢管的焊缝,一定程度上降低初始焊接残余应力,同时减少钢材使用,降低结构自重。对单腹板哑铃型截面钢管混凝土拱肋受力性能进行研究,对同种桥型的设计和施工具有理论意义和工程实用价值。本文以实际工程五彝湾大桥为依托工程,将下承式单腹板哑
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哑铃型截面在75-150m钢管混凝土拱桥中占据主要地位,单腹板哑铃型截面是对传统哑铃型截面的一种创新形式,其上下弦杆通过单腹板及腹板加劲肋连接。单腹板哑铃型截面能减少腹板与钢管的焊缝,一定程度上降低初始焊接残余应力,同时减少钢材使用,降低结构自重。对单腹板哑铃型截面钢管混凝土拱肋受力性能进行研究,对同种桥型的设计和施工具有理论意义和工程实用价值。本文以实际工程五彝湾大桥为依托工程,将下承式单腹板哑铃型钢管混凝土拱肋作为研究对象,在对钢管混凝土拱肋计算理论的综述基础上,采用Midas Civil有限元软件对单腹板哑铃型钢管混凝土拱肋各施工阶段的面内受力和变形进行分析研究。并在整体分析的基础上,选取带横撑拱肋截段通过ANSYS有限元软件建立节点实体模型对节点受力性能进行研究分析腹板应力分布及加劲肋对腹板应力影响。最后对哑铃型截面的参数采用控制变量法进行分析研究其参数改变对拱肋面内受力变形的影响。本文主要研究成果和结论如下:1、通过对单腹板哑铃型钢管混凝土拱肋在各施工阶段受力变形的整体分析,明确了其在各施工阶段受力和变形情况,并通过分析其计算结果,为以后相同类型桥梁施工提供参考,确保施工过程安全和质量,并从工程量、受力性能及耐久性方面将单腹板哑铃型截面与传统哑铃型截面进行对比分析。2、在对拱肋结构进行整体分析时,分别采用联合截面法和双单元法进行建模对比分析,结果表明两者应力、位移的分布和发展趋势基本一致,但双单元法未考虑钢管和核心混凝土之间的相互作用,因此双单元法的应力、位移均大于联合截面法。3、由于杆系模型在节点连接处不规则的截面分析时,不能真实反映连接处实际的受力情况,因此借助ANSYS有限元软件对横撑与拱肋连接段建立节点实体模型,对单腹板哑铃型截面连接节点的钢管、腹板应力集中和应力分布进行了分析研究,并对腹板加劲肋的影响进行了分析,为单腹板哑铃型拱肋节点设计研究提供理论依据,结合《钢结构设计规范》给出腹板及加劲肋板尺寸要求。4、采用控制变量法对钢管壁厚、核心混凝土直径、拱轴系数、矢跨比等参数进行分析,研究了参数改变对拱肋结构受力影响规律,为将来同类型桥梁设计提供参考。
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