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本文以钢管混凝土拱桥为主要研究对象,通过理论分析、模型试验和现场试验相结合的手段,探讨了钢管混凝土拱桥中发生脱空现象的检测方法和预防措施。对实际工程中钢管混凝土脱空现象的实时监测与预防做出进一步的研究,验证了本文理论体系的实用性,对推动工程实际应用起到指导性作用。(1)针对钢管混凝土的脱空现象,分析温度梯度、混凝土的收缩效应和膨胀剂对钢管混凝土脱空的影响,并基于OPENSEES进行钢管混凝土界面的计算分析,建立的偏心受压下的钢管混凝土柱强度模型,运用到钢管混凝土拱桥的安全受力评估中。(2)在钢管混凝土第一类缺陷的超声波检测中通过反演算法—迭代重建算法(SIRT),绘制钢管混凝土的超声CT图像,基于超声对测法的声时分布色谱图达到定量检测缺陷的目的;针对钢管混凝土第二类缺陷。沿绕射脱空缺陷传播,为超声对测法定量检测脱空区范围提供了条件。(3)采用迭代法进行内置栓钉钢管混凝土脱空的界面损伤计算,分析考虑了钢管内含膨胀剂的混凝土收缩、温度效应,基于ABAQUS软件建立了精细化数值有限元模型,对内置栓钉钢管混凝土脱空后,钢管混凝土法向受力特性的进行研究分析;在钢管混凝土构件的钢管内壁上设置栓钉(内栓钉)可以加强钢管与核心混凝土的组合作用。钢管混凝土试块的推出试验,结果表明,栓钉剪断破坏时荷载达到最大,混凝土未出现开裂和压碎现象,钢管应力也很小。有栓钉钢管混凝土试件的极限荷载远大于无栓钉试件。在试验结果分析基础上,提出钢管混凝土内栓钉抗剪承载力计算公式,可供工程应用和进一步研究参考。采用升温的方法使钢管混凝土在不同温度下发生脱空,并对有无内置栓钉的钢管混凝土试件进行测试,结果表明设置栓钉能有效减小钢管混凝土的脱空值。(4)依托陕西省汉中市石门水库特大桥工程,通过设置钢管内置栓钉,达到防治钢管混凝土脱空现象发生的目的。基于位移传感的钢管混凝土脱空实时动态测试技术进行钢管混凝土拱桥的实时监测,结果显示无内置栓钉处的两个位移计位移值随时间增长,变得远远高于有内置栓钉处两个位移计的位移值;以及通过超声波检测技术对钢管混凝土脱空进行检测,有内置栓钉的部位未发生脱空现象。