钢管混凝土组合拱桥施工阶段有限元分析

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钢管混凝土组合拱桥是一种新颖的结构体系,由于其独特的受力性能和较大的跨越能力,在现代桥梁选型中处于有利的竞争位置。然而组合拱桥作为一种拱、梁组合的超静定结构体系,结构内力分析的过程较一般桥梁体系复杂,随着跨径的增大,其施工的难度如主拱肋吊装,梁拱结合部的受力,吊杆索力的调试、施工加载程序等也随之加大,结构的受力体系更为复杂,稳定问题尤其突出。随着近年来新材料的运用与新施工方法的出现,如钢管混凝土的运用,更加大了受力上的未知因素,所以对组合拱桥的结构受力特性进行进一步的理论与实践研究也就显得十分迫切和必要了。本文以渠县明月大桥作为钢管混凝土组合拱桥的研究桥例,该桥是带悬臂半跨的中承式钢管混凝土系杆拱桥,它的两边跨为半跨悬臂上承式拱、主跨为中承式钢管混凝土拱,通过锚固于两边跨端部的拉索来平衡主跨大部分水平推力。它是钢管混凝土组合拱桥中一种极具特色的桥型,虽然自广东南海三山西大桥建成以来,国内陆续建成了二十座左右类似的桥型,且目前跨径越来越大,也有不少具体桥梁的分析资料,但对该桥型仍缺乏系统深入的研究。本文通过明月大桥的初步设计图纸,建立有限元模型,提出了钢管混凝土拱肋模拟的计算方法,并结合有限元程序对其施工加载程序进行了计算与验证,对大桥的拱结构体系的形成阶段进行了有限元分析,得出了施工阶段的索力值,验证了加载程序的合理性,不但为该工程的顺利实施提供了理论依据与参考,同时通过对该桥的受力分析,也为了解此类桥型的受力性能提供了具体的桥例。
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