斜靠式钢管混凝土拱桥静力性能分析

【摘要】： 广东省潮州市韩江北桥是一座五连跨斜靠式钢管混凝土刚架系杆拱桥,其中160m的主跨是目前世界上最大跨度的无风撑钢管混凝土拱桥。为了提高拱肋的横向稳定性,在竖拱的基础上设置了斜拱,竖拱作为承重拱,斜拱作为稳定拱,二者形成稳定的结构体系。 本文结合韩江北桥工程实例研究了斜靠式钢管混凝土拱桥在使用荷载作用下的静力性能,包括拱肋在竖向荷载作用下的内力分配,拱肋在水平荷载作用下的受力机理,以及V构、挑梁和系杆张拉力对拱肋受力性能的影响等,总结出一系列斜靠式钢管混凝土拱桥与一般钢管混凝土拱桥不同的受力特性。为了检验韩江北桥成桥后的结构实际状态和工作性能,为该桥工程验收提供科学的依据,对该桥进行了成桥静载试验和动载试验,对主要的技术参数进行了试验分析。试验内容包括拱肋关键截面的位移和内力、自振频率、冲击系数和振动阻尼比等静、动力特性。对比理论计算结果和成桥试验实测结果发现桥梁的工作状态和各项力学性能指标均满足规范要求。 由于取消了斜靠式拱桥拱肋间的风撑,使得斜靠式拱肋横向刚度较低,平面外稳定性较差。本文通过对韩江北桥进行屈曲模态分析和特征值稳定分析,研究了斜靠式钢管混凝土拱桥的弹性稳定性能,并与相应的规范进行了比较;研究了考虑大变形效应和材料非线性后韩江北桥的极限承载力,分析了该桥在极限荷载作用下的破坏模式及破坏原因;研究了影响拱肋稳定的各种因素,对比分析了斜拱肋和风撑对提高拱肋稳定性的作用,研究了吊杆的非保向力效应对拱肋极限承载力的影响。