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钢管混凝土拱桥作为一种新兴的桥型,以它轻巧的结构、美观的造型、超强的跨越能力等优势,近十余年来在我国得到了迅速的推广与应用。但目前对钢管混凝土拱桥设计理论的研究还相对落后于工程实践,仍然沿用以前圬工拱桥的规范方法,无法真实反映拱桥结构中钢管混凝土的特点。尤其是在设计拱肋的预拱度时,圬工拱桥的估算方法更不能替代钢管混凝土拱桥的预拱度。本文以我国已建成的最大跨度270m的钢管混凝土提篮拱桥三门口跨海大桥北门桥为工程背景,对钢管混凝土提篮拱桥拱肋预拱度设置进行了一系列的研究和分析。论文的主要研究成果如下:
1、系统总结了拱桥预拱度设置的原因、实际设置时要考虑的因素及设置方法。对反“M”法进行了讨论,提出了预拱度设置的新方法。
2、以实际工程为背景,运用ANSYS有限元软件,建立了钢管混凝土提篮拱桥的有限元分析模型。在建模过程中,拱肋采用beam188单元组合截面较好地模拟了钢管混凝土共同受力,使模型更能真实反映结构的受力特性。
3、应用一次张拉到位的思想来确定钢管混凝土提篮拱桥的扣索索力和拱肋定位标高。针对提篮拱桥的特殊性,提出了横向预抬的方法。
4、对钢管混凝土的收缩徐变三种计算模式进行了对比和探讨。在ANSYS中以软件材料库中所提供金属蠕变的本构关系曲线分段拟合常应力作用下的混凝土徐变曲线,建立了组合式模型,进行了徐变计算。本文还对空间计算模型与平面计算模型进行了对比,验证了计算的正确性。
5、对北门桥预拱度进行了计算分析,并与实测值对比,拟合了新的预拱线形。