啞鈴型鋼管混凝土拱肋脫空與鼓管分析

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1、分類號(hào)：U4410710-2015121127碩士學(xué)位論文啞鈴型鋼管混凝土拱肋脫空與鼓管分析侯克鵬導(dǎo)師姓名職稱許漢錚副教授申請(qǐng)學(xué)位類別碩士學(xué)科專業(yè)名稱橋梁與隧道工程論文提交日期2018年4月16日論文答辯日期2018年5月12日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)AnalysisontheEmptyingandBulgingTubeofDumbbelltypeConcrete-filledSteelTubeConcrete-FilledSteelTubeArchRibAThesisSubmittedfortheDegreeofMast

2、erCandidate:HouKepengSupervisor:Prof.XuHanzhengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要鋼管混凝土拱橋作為組合結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)勢(shì)，二十世紀(jì)末在我國(guó)進(jìn)入了快速應(yīng)用發(fā)展期。但鋼管混凝土拱肋脫空與鼓管會(huì)對(duì)其應(yīng)用帶來(lái)不利影響。本文結(jié)合實(shí)例對(duì)鋼管混凝土拱肋脫空與鼓管進(jìn)行分析。利用平面應(yīng)變理論推導(dǎo)在軸壓、溫度、收縮作用下鋼管與混凝土界面處產(chǎn)生的拉應(yīng)力與脫空高度計(jì)算式，通過(guò)實(shí)例計(jì)算定量分析各因素影響。在軸壓與溫度作用下若不采取措施，界面脫粘極易發(fā)生。三種因素作用下界

3、面脫空高度與拉應(yīng)力變化規(guī)律相同。啞鈴型鋼管混凝土構(gòu)件在界面有粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)情況下抗彎剛度變化進(jìn)行理論推導(dǎo)分析，并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。結(jié)合鋼管混凝土拱橋脫空檢測(cè)實(shí)例建立ANSYS模型，對(duì)影響結(jié)構(gòu)受力性能的參數(shù)進(jìn)行分析。拱肋脫空率增大會(huì)降低其抗彎剛度；含鋼率增加對(duì)脫空造成的剛度降低有一定補(bǔ)償作用；鋼管混凝土拱橋在脫空情況下自振頻率降低，而振型無(wú)變化；脫空會(huì)使結(jié)構(gòu)極限承載力降低，影響使用性能。啞鈴型鋼管混凝土拱肋在施工階段的鼓管問(wèn)題，利用ABQUS對(duì)拱肋不同灌注順序進(jìn)行模擬，分析各工況下拱肋截面最大應(yīng)力和變形特點(diǎn)。分析啞鈴型鋼管混凝

4、土拱肋鼓管后對(duì)承載力的影響。對(duì)成橋階段拱肋鼓管實(shí)例進(jìn)行荷載試驗(yàn)，通過(guò)撓度與應(yīng)變值分析，發(fā)現(xiàn)拱肋鼓管部位抗彎剛度降低；通過(guò)實(shí)測(cè)與理論計(jì)算的模態(tài)與頻率對(duì)比分析得到結(jié)構(gòu)整體剛度降低，振型變得更加復(fù)雜；在鼓管位置容易形成振型畸變點(diǎn)。鋼管混凝土拱肋脫空與鼓管原因從設(shè)計(jì)到后期運(yùn)營(yíng)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，對(duì)脫空與鼓管防治措施，從材料、構(gòu)造、施工工藝、處置方法幾個(gè)方面進(jìn)行了歸納。對(duì)加設(shè)拉桿來(lái)預(yù)防灌注混凝土階段拱肋鼓管開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行有限元分析，可知腹板設(shè)置橫向拉桿與鋼管間加設(shè)豎向拉桿可以有效減小拱肋截面最大應(yīng)力值和腹板橫向變形。關(guān)鍵詞：脫空機(jī)理抗

5、彎剛度動(dòng)力性能極限承載力施工工藝防治措施IAbstractAsacompositestructure,theconcrete-filledsteeltubehasmanyadvantages.Attheendofthe20thcentury,ithasenteredarapidapplicationdevelopmentperiodinChina.However,theemptyingoftheconcrete-filledsteeltubulararchribsandthebulgingtubewillhaveana

6、dverseeffectontheirapplication.Inthispaper,theanalysisoftheemptyingandexpansionoftheconcrete-filledsteeltubulararchribsiscarriedoutwiththeaidoftheemptyinganddrumsamples.Basedonthetheoryofplanestrain,thetheoreticalformulasoftensilestressandvoidheightattheinterfac

7、ebetweensteeltubeandconcreteunderaxialcompression,temperatureandshrinkagearededuced,andtheinfluenceofeachfactorisquantitativelyanalyzedbyexamplecalculation.Ifnomeasuresaretakenunderaxialpressureandtemperature,interfacedebondingisinevitable.Theheightoftheinterfac

8、eundertheeffectofthreefactorsisthesameasthechangelawoftensilestress.Thedeflectionstiffnessofdumbbell-shapedconcrete-filledsteeltube(CFST)memberswithandwithoutbondingw