【摘要】：鋼管混凝土材料由于其強(qiáng)度高,塑性、韌性好,施工方便,耐火性能強(qiáng),以及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于拱式體系橋梁結(jié)構(gòu)中。然而,由于核心混凝土泵送不到位、外界溫度的變化以及結(jié)構(gòu)自身的收縮徐變等因素,鋼管混凝土拱肋不可避免地出現(xiàn)脫空現(xiàn)象,使得脫空成為鋼管混凝土拱橋的典型病害之一。因此,分析拱肋脫空后鋼管混凝土拱橋受力性能的變化,掌握其變化規(guī)律,可為該類橋梁的設(shè)計(jì)和施工提供理論指導(dǎo)。論文基于鋼管與核心混凝土完全脫粘的假定,運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的知識(shí),通過(guò)理論推導(dǎo)的方法定性地探討了脫空對(duì)單圓管拱肋和啞鈴型拱肋抗彎剛度及內(nèi)力的影響,并借助有限元軟件對(duì)相關(guān)算例進(jìn)行驗(yàn)證分析。在考慮拱肋材料非線性和幾何非線性的基礎(chǔ)上,分別建立了單圓管拱肋和啞鈴型拱肋的有限元模型,研究了拱肋脫空后,不同的脫空率、含鋼率、矢跨比、荷載作用形式等參數(shù)對(duì)單圓管拱肋和啞鈴型拱肋的極限承載力影響。并以跨徑125m的鋼管混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘?建立了全橋的ANSYS有限元模型,分析拱肋不同的脫空率、含鋼率、荷載作用形式對(duì)其自身剛度及全橋承載力的影響。結(jié)果表明:對(duì)于單圓管拱肋而言,完全脫粘不會(huì)引起結(jié)構(gòu)抗彎剛度的降低;而對(duì)于啞鈴型拱肋,完全脫粘會(huì)引起結(jié)構(gòu)抗彎剛度的降低,當(dāng)核心混凝土沿徑向發(fā)生部分脫空后,啞鈴型鋼管混凝土拱橋的剛度和極限承載力均會(huì)發(fā)生不同程度的降低,且降低的程度與脫空率、矢跨比、含鋼率、荷載作用方式等參數(shù)有關(guān)。
[Abstract]:Concrete-filled steel tube (CFST) material is widely used in arch system bridges because of its high strength, plasticity, toughness, easy construction, strong fire resistance and economy. However, because the core concrete pump is not in place, the outside temperature changes and the shrinkage and creep of the structure itself, the concrete filled steel tube arch rib inevitably appears the phenomenon of void. It is one of the typical diseases of concrete-filled steel tubular arch bridge. Therefore, it can provide theoretical guidance for the design and construction of this kind of bridge by analyzing the change of mechanical performance of concrete-filled steel tubular arch bridge after arch rib detachment and mastering its changing law. Based on the assumption of complete debonding between steel tube and core concrete, the influence of void on bending stiffness and internal force of single circular pipe arch rib and dumbbell arch rib is discussed qualitatively by using the knowledge of structural mechanics. With the help of finite element software, the related examples are verified and analyzed. On the basis of considering the material nonlinearity and geometric nonlinearity of arch rib, the finite element models of single circular tube arch rib and dumbbell arch rib are established, respectively. The ultimate bearing capacity of single circular pipe arch rib and dumbbell arch rib is affected by the loading form and other parameters. Taking the CFST arch bridge with a span of 125m as the engineering background, the ANSYS finite element model of the whole bridge is established, and the influence of different void ratio, steel content and load form on the stiffness and bearing capacity of the whole bridge is analyzed. The results show that complete debonding will not decrease the flexural stiffness of single circular pipe arch rib. For dumbbell arch rib, complete debonding will reduce the flexural stiffness of the structure. When the core concrete is partially removed along the radial direction, the stiffness and ultimate bearing capacity of the dumbbell-shaped concrete-filled steel tube arch bridge will be reduced in varying degrees. The degree of reduction is related to the void ratio, rise-span ratio, steel content, load mode and so on.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU398.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2401131