大跨连续梁-钢管砼拱组合桥施工阶段关键力学行为研究

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钢管混凝土拱连续梁拱组合桥梁以其结构体系新颖、造型美观等优点,成为我国具有巨大发展潜力的一种桥型。针对目前国内对于钢管混凝土拱连续梁梁拱组合体系桥梁施工问题的研究分析不足,本文以深茂大桥为实际工程背景,利用有限元软件Midas/Civil与Ansys建立模型,对该桥施工中拱肋的受力问题及吊杆张拉问题进行研究。1.首先针对哑铃型拱肋浇筑过程中的钢腹板变形问题,本文根据经典薄板弯曲理论分析了哑铃型拱肋钢腹板高强螺栓的受力变形,利用有限元理论建立三维实体拱肋截段模型进行参数分析,通过改变螺栓间距、钢腹板高度等参数,确定了钢腹板高强螺栓的受力性能,得出了高强螺栓的合理布置范围。分析结果表明:当钢腹板高度介于1.2~2.4m之间时,可在钢腹板跨中最大挠度处设置高强螺栓对其共同受力,螺栓间距设置在0.5~0.85m之间。2.其次针对施工阶段吊杆张拉对拱肋的影响,通过Midas/civil建立深茂大桥全桥模型,提出四种不同顺序的吊杆张拉方案,采用正装分析法求解吊杆张拉力,以最大吊杆力、吊杆变形同时达到最小为目标控制原则,得出最合理的张拉顺序。分析结果表明:分批间隔式张拉方式挠度与上下缘应力变化较按顺序张拉方式更小。3.最后针对施工阶段吊杆张拉对连续梁段的影响,采用Midas/civil全桥模型分析了吊杆张拉作用对连续梁段关键截面的影响,以及施工阶段吊杆张拉作用对预应力张拉变化的影响。最终得出:分批间隔式张拉关键截面处位移与上下缘应力变化较依次分批对称张拉方式更加均匀稳定;吊杆张拉对顶部、底部与腹板钢束预应力的变化基本无任何影响。通过高强螺栓加固浇筑施工中的钢管砼哑铃形拱肋腹板的方式在一定范围内效果明显;在吊杆张拉的过程中,分批间隔式张拉的方式拱肋、预应力连续梁关键截面处位移变化与上下缘应力变化更加均匀稳定。
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