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考虑施工过程的大跨度劲性骨架混凝土拱桥受力性能研究

王锋  
【摘要】: 落步溪大桥为宜(昌)万(州)铁路上的一座上承式混凝土拱桥,计算跨径为178m,两片各向内倾斜5.057°的分离式拱肋之间用横撑连接形成拱圈。本桥采用钢管混凝土劲性骨架施工方法,在施工过程中结构将发生一系列的结构体系转换,受力比较复杂。本文采用空间有限元方法,研究考虑施工过程的落步溪大桥受力特性,主要完成了以下工作: 1、对钢骨架合拢后和钢管内压注混凝土两个阶段的受力性能进行分析,比较钢管混凝土两种压注顺序对结构的影响。结果表明:劲性骨架施工过程,结构的整体应力水平很低,满足强度要求;钢管混凝土的灌注顺序对钢管的应力影响不大。 2、对劲性骨架外包混凝土施工阶段的受力性能进行分析,比较拱肋外包混凝土等长分段和不等长分段两种施工方法对受力的影响。结果表明:两种方法施工拱肋外包混凝土,均能保证拱肋安全,且有较大的安全储备;不等长施工法产生的弯矩比较小,应力曲线光滑。 3、研究拱上框架开缝与否对全桥结构的影响。结果表明:框架开缝与否,只对拱顶框架范围内的挠度和应力产生一定的影响,对其它区域几乎无影响。 4、对设计采用的拱顶开缝方案,研究了各种荷载组合作用下的全桥受力特性。结果表明:拱肋、横撑、立柱和拱上框架应力水平都很低,满足强度要求;在立柱上方桥面连续纵梁的顶面出现拉应力,最大约为4.5MPa,当考虑预应力和施工顺序后应力将得到改善。 5、在全桥分析的基础上,研究了拱座和拱脚局部受力性能,对拱脚实心段与空心段过渡坡角设置与否进行比较,提出有益建议。 本文的研究成果已应用于落步溪大桥的设计与施工,计算理论和模拟方法可供同类桥梁应用。


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