本文關(guān)鍵詞：施工缺陷對鋼管混凝土拱梁組合體系結(jié)構(gòu)性能的影響研究

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【摘要】：鋼管混凝土拱梁組合體系結(jié)構(gòu)受力合理,造型美觀,是我國近年來發(fā)展較快的橋型之一。隨著現(xiàn)代交通運輸?shù)囊笤絹碓礁?在交通運輸工程中占有重要地位的拱梁組合體系橋梁的興建數(shù)量不斷增加,設(shè)計要求也在不斷提高。設(shè)計不合理,材料質(zhì)量不合格,施工工藝不完善,地質(zhì)條件外界環(huán)境及人為因素等多方面的原因,使得橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一些施工缺陷。由施工缺陷引起的主梁支架沉降及拱腳開裂,對于橋梁的結(jié)構(gòu)安全及日后運營會產(chǎn)生很大的影響。因此施工缺陷的研究對鋼管混凝土拱梁組合體系具有十分重要的現(xiàn)實意義和研究價值。本文以某鋼管混凝土拱梁組合體系為研究對象,結(jié)合實際情況與實測數(shù)據(jù),利用有限元軟件對其正常狀態(tài)、施工缺陷狀態(tài)及優(yōu)化之后的狀態(tài)進行有限元模擬,通過應(yīng)力、位移的變化及承載能力驗算的比較,得出施工缺陷對于鋼管混凝土拱梁組合體系的影響,提出合理的應(yīng)對措施并驗證其合理性。根據(jù)計算分析可知,主梁沉降會使得系梁底腹板截面拉應(yīng)力有增大的趨勢,使得系梁頂板截面壓應(yīng)力有增大的趨勢,使系梁截面的豎向沉降量增加,同時會增加系梁的承載能力使用率,降低結(jié)構(gòu)的安全儲備。與正常結(jié)構(gòu)相比,最大應(yīng)力差為2.9MPa,最大位移差為131.4mm,系梁正截面抗彎承載能力使用率最大增加1.4%,安全儲備降低1.2%。可通過箱梁頂面鋪筑適當量混凝土來使得橋面趨于設(shè)計線形,從而保持橋面行車舒適,結(jié)構(gòu)安全可靠,壽命長久。拱腳開裂會使拱肋截面應(yīng)力有減小的趨勢,拱肋豎向位移增大,尤其是對于開裂側(cè)的拱肋,同時會增加拱肋承載能力使用率,降低結(jié)構(gòu)安全儲備。與正常結(jié)構(gòu)相比,最大應(yīng)力差為20.9MPa,最大位移差為54.7mm,拱肋控制截面系數(shù)最大增加0.294,安全儲備降低了10.2%�？赏ㄟ^對開裂拱腳進行加固施工來優(yōu)化。這樣不但可以去除拱腳中不易檢測到的裂縫,而且可以增大拱腳截面的面積,提高拱腳的強度和穩(wěn)定性,使橋梁結(jié)構(gòu)更安全可靠。在橋梁的施工過程中,我們不僅要嚴格按照規(guī)范要求進行施工,隨時控制其結(jié)構(gòu)應(yīng)力、線形及吊桿張拉力的變化,同時還要精確地掌握每個施工階段易出現(xiàn)缺陷的關(guān)鍵部位,并了解如何避免此類缺陷。本文的研究成果對于鋼管混凝土拱梁組合體系的設(shè)計及施工具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：有限元 施工缺陷 主梁支架沉降 拱腳開裂
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U441
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 鋼管混凝土拱梁組合體系概述10-11
• 1.2 鋼管混凝土拱梁組合體系基本類型和特點11-12
• 1.2.1 鋼管混凝土拱梁組合體系基本類型11
• 1.2.2 鋼管混凝土拱梁組合體系的特點11-12
• 1.3 鋼管混凝土拱梁組合體系施工缺陷研究現(xiàn)狀12
• 1.4 本文研究的內(nèi)容、方法和意義12-14
• 1.4.1 本文研究的內(nèi)容12
• 1.4.2 本文研究的方法12-13
• 1.4.3 本文研究的意義13-14
• 第二章 相關(guān)基礎(chǔ)理論14-28
• 2.1 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論14-22
• 2.1.1 軸心受壓構(gòu)件基本工作性能14-17
• 2.1.2 軸心受壓構(gòu)件強度計算17-20
• 2.1.3 鋼管混凝土的彈性變形模量20
• 2.1.4 鋼管砼拱橋在施工過程中的應(yīng)力、應(yīng)變的分析20-22
• 2.2 受彎構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)計算22-24
• 2.2.1 一般構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計算22
• 2.2.2 受彎構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)計算22-24
• 2.3 鋼管混凝土承載能力極限狀態(tài)計算24-28
• 2.3.1 承載能力極限狀態(tài)計算一般規(guī)定24-25
• 2.3.2 偏心受力鋼管砼構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)計算25-28
• 第三章 工程概況及模型建立28-38
• 3.1 工程概況28-30
• 3.1.1 主體構(gòu)造28-29
• 3.1.2 施工工序29-30
• 3.1.3 材料特性30
• 3.2 模型建立30-32
• 3.2.1 計算模型31
• 3.2.2 簡化處理31-32
• 3.3 主梁沉降模型建立32-34
• 3.3.1 模擬方法32-33
• 3.3.2 缺陷模擬33-34
• 3.4 拱腳開裂模型建立34-38
• 3.4.1 模擬方法34-35
• 3.4.2 缺陷模擬35-38
• 第四章 主梁沉降缺陷分析與應(yīng)對措施38-54
• 4.1 研究方法38
• 4.2 與正常模型應(yīng)力對比38-44
• 4.2.1 沉降模型與正常模型拱肋截面應(yīng)力對比39-40
• 4.2.2 沉降模型與正常模型拱內(nèi)混凝土截面應(yīng)力對比40-41
• 4.2.3 沉降模型與正常模型系梁底腹板截面應(yīng)力對比41-42
• 4.2.4 沉降模型與正常模型系梁頂板截面應(yīng)力對比42-44
• 4.3 與正常模型位移對比44-45
• 4.3.1 沉降模型與正常模型拱肋關(guān)鍵節(jié)點沉降值對比44
• 4.3.2 沉降模型與正常模型主梁關(guān)鍵節(jié)點沉降值對比44-45
• 4.4 與正常模型系梁截面承載能力驗算結(jié)果對比45-47
• 4.4.1 正常模型系梁截面承載能力驗算結(jié)果46
• 4.4.2 缺陷模型系梁截面承載能力驗算結(jié)果46-47
• 4.4.3 沉降模型與正常模型承載能力驗算對比47
• 4.5 主梁沉降應(yīng)對措施分析47-51
• 4.5.1 主梁沉降應(yīng)對措施一47-49
• 4.5.2 主梁沉降應(yīng)對措施二49-51
• 4.6 本章小結(jié)51-54
• 第五章 拱腳開裂缺陷分析與應(yīng)對措施54-78
• 5.1 研究方法54
• 5.2 與正常模型應(yīng)力對比54-61
• 5.2.1 主梁混凝土澆筑施工階段應(yīng)力對比55
• 5.2.2 主梁預應(yīng)力張拉施工階段應(yīng)力對比55-56
• 5.2.3 鋼管拱架設(shè)施工階段應(yīng)力對比56
• 5.2.4 拱內(nèi)砼灌注過程施工階段應(yīng)力對比56-57
• 5.2.5 拱內(nèi)混凝土灌注施工階段應(yīng)力對比57
• 5.2.6 吊桿第一次張拉施工階段應(yīng)力對比57-58
• 5.2.7 吊桿第二次張拉施工階段應(yīng)力對比58-59
• 5.2.8 支架拆除施工階段應(yīng)力對比59-60
• 5.2.9 二期荷載施工階段應(yīng)力對比60-61
• 5.2.10 應(yīng)力對比小結(jié)61
• 5.3 與正常模型位移對比61-66
• 5.3.1 主梁混凝土澆筑階段位移對比61
• 5.3.2 主梁預應(yīng)力張拉施工階段位移對比61-62
• 5.3.3 鋼管拱架設(shè)施工階段位移對比62
• 5.3.4 拱內(nèi)砼灌注過程施工階段位移對比62-63
• 5.3.5 拱內(nèi)混凝土灌注施工階段位移對比63
• 5.3.6 吊桿第一次張拉施工階段位移對比63-64
• 5.3.7 吊桿第二次張拉施工階段位移對比64
• 5.3.8 支架拆除施工階段位移對比64-65
• 5.3.9 二期荷載施工階段位移對比65-66
• 5.3.10 位移對比小結(jié)66
• 5.4 與正常模型承載能力驗算結(jié)果對比66-74
• 5.4.1 正常模型鋼管砼拱肋承載能力驗算67-70
• 5.4.2 開裂模型鋼管砼拱肋承載能力驗算70-73
• 5.4.3 開裂模型與正常模型承載能力驗算對比73-74
• 5.5 拱腳開裂應(yīng)對措施74-76
• 5.6 本章結(jié)論76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 展望79-80
• 致謝80-82
• 參考文獻82-84
• 在學期間發(fā)表的論文及參與的工程實踐項目84
• 在學期間發(fā)表的論著84
• 參加的工程實踐項目84

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