论文部分内容阅读
未来我国的交通建设仍需要建造大量的桥梁,迫切需要提高桥梁的耐久性、可持续性。混凝土结构桥梁虽然造价低,养护成本低,但是工期长,易腐蚀和性能退化的问题不可忽视。然而FRP材料却具有质量轻、强度高和耐腐蚀性强等特点,采用FRP永久性模板施工不但可以弥补混凝土材料相应的缺点还可以缩短工期,加快施工速度。如果将FRP材料和混凝土材料找到一个共同的结合点,相信FRP材料会在桥梁工程领域引发新一轮的变革。由于我国对于组合结构FRP永久性模板的研究较少,应用实践更是几乎没有,需要开展的研究较多,工作量大,目前国内也还没有关于永久性模板的规范或设计指南。本文以玻璃沟大桥为例,应用大型通用有限元分析软件ANSYS进行精细化分析、试验分析以及应用Midas Civil有限元软件分析等手段对新型组合结构FRP永久性模板施工过程进行分析论证,并对该新型施工方法进行对比分析,探索采用组合结构FRP永久性模板进行劲性骨架混凝土拱桥外包混凝土的施工可行性。本文的研究内容主要包括了如下几个方面:1回顾了FRP材料和永久性模板的发展现状以及在桥梁工程中的典型应用现状,总结了现阶段的研究问题及不足,提出了新型组合结构FRP永久性模板的概念。2对组合结构FRP永久性模板的理论基础进行了阐述,通过方案比选和设计计算,确定了该模板的设计参数;对比分析了采用该组合结构FRP永久性模板的施工过程具有减少工期,降低施工强度和增强结构耐久性等优越性。3对组合结构FRP永久性模板进行精细化有限元分析,采用参数化模型分析了不同截面参数对该模板在相同荷载作用下对挠度的影响;利用Ansys参数化命令流(APDL)对该永久性模板分层浇筑混凝土的施工过程进行有限元分析。4对组合结构FRP永久性模板进行试验研究。分析了不同组合结构形式对其结构刚度、极限承载能力以及弹性极限的影响,并提出了最优组合。5对组合结构FRP永久性模板主拱圈施工过程进行有限元分析。借助Midas Civil对该FRP永久性模板进行实际施工阶段的有限元分析,依据玻璃沟大桥的实际施工状况,介绍了本桥的实际施工过程以及采用了永久模板的施工过程,分析了不同施工方法在不同施工阶段各关键截面的上下弦钢管应力和外包混凝土应力,以及不同施工阶段的最大挠度。本文创造性的提出了组合结构FRP永久模板,提出了相应于钢管混凝土劲性骨架拱桥的施工方法,可以显著的减小劲性骨架在施工过程中的应力变化。本文的研究成果为永久性模板的发展探索出了一种新的方向,为钢管混凝土劲性骨架拱桥简化施工提供借鉴。