大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土水化热影响研究

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钢管混凝土拱桥近几十年来发展迅猛,因具有承载力高、施工便捷、适应较复杂地形等优势,应用于大规模的基础设施建设中。在钢管混凝土拱桥中仍存在问题待于研究,水化热对管内混凝土的影响便是其中之一。故有必要对钢管混凝土拱桥进行水化热精细化分析,一方面可增强对结构中内力重分布的认识,另一方面可提高结构实际内力与设计内力之间的准确度。本文以合江长江公路大桥为依托,对大跨度钢管混凝土拱桥管内水化热影响进行研究。首先着重分析钢管混凝土拱肋水化热温度场和温度应力的分布及变化规律,探索拱肋混凝土最适宜灌注时间,其次对大跨度钢管混凝土拱桥灌注次序间隔时间进行讨论,最后对混凝土水化热影响下的拱肋脱空进行分析。主要研究内容如下:(1)基于热传导及热应力基本理论,借助温度场、温度应力有限元方法,为钢管混凝土结构水化热温度场及温度应力分析提供理论基础。(2)对钢管混凝土模型仿真参数进行分析选取,建立钢管混凝土拱肋实体模型,对拱肋截面水化热温度场和温度应力进行精细化分析,确定温度场及应力场分布特点及变化规律。探索不同敏感性参数对拱肋截面温度场的变化趋势,结果表明:混凝土导热系数及钢管直径对温度场影响明显;钢管壁厚度对温度场影响较小可忽略。(3)针对钢管混凝土拱肋混凝土灌注时间问题进行探究,结果表明:混凝土拱肋灌注时间适宜在30℃左右的高温天气下进行灌注。并考虑昼夜温差对截面温度场的影响得出结论:拱肋灌注时间应考虑在温度峰值应出现时在当日的较高温时间段。(4)从考虑混凝土水化热影响的角度出发,讨论水化热作用下钢管混凝土拱桥受力变化情况,并根据工程实际问题,考虑水化热温度场叠加影响下,探究拱肋灌注次序间隔时间对拱肋线型的影响,得出单拱肋灌注的最适宜间隔时间,并在灌注过程中对拱肋所受应力、变形进行采集,将实际采集数据与计算数据对比分析。(5)讨论混凝土水化热作用对拱肋脱空的影响,分析结果表明水化热作用在径向上的影响可忽略,在纵向上将发生滑移。并采用超声波检测设备对现场实际拱肋灌注后管内混凝土进行脱空检测及计算分析。
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