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钢管混凝土拱桥管节点应力及应力集中有限元分析

杨群  
【摘要】: 钢管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、耐火性能好、经济性好等优点,近年来在桥梁建设中,特别是在以受压为主的拱桥中获得了广泛的应用。在这些拱桥结构的节点中,荷载由支管直接传给主管,由于支管的轴向刚度远远大于主管的径向刚度,主支管的相贯线成为整个结构的薄弱环节。合理的节点构造及其设计方法引起了世界各国研究者的关注。本文所做工作为西部交通建设科技项目“钢管混凝土拱桥设计、施工与养护关键技术研究”的部分内容,主要研究内容如下: (1)简要介绍了钢管混凝土的结构特点及钢管混凝土在拱桥中的发展情况,提出了钢管混凝土拱桥的设计需注意的问题,并介绍了圣维南原理及其在钢管混凝土中的应用; (2)根据已建四管桁式钢管混凝土拱桥—湖南益阳茅草街大桥,选取工程中三类典型节点—DTY型、XYT型、DTDY型管节点为研究为对象,基于ANSYS,建立了钢管混凝土拱桥的节点实体模型,分析和比较了它们的静力性能,讨论了其应力变化情况; (3)对DTY型、XYT型、DTDY型主管内填混凝土节点和空钢管节点分析计算了不同节点在轴力作用及在轴力加弯矩作用下随支管管径变化与主支管变化的应力集中系数的变化,研究发现空钢管状态下节点应力集中要比主管内填混凝土情况下的节点应力集中明显得多;支管仅受轴力作用下比受轴力与弯矩共同作用应力集中要明显很多。


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