论文部分内容阅读
拱桥和索桥的历史悠久,利用二者各自的优势,取长补短组合形成的悬带拱桥,是近年来新出现的一种结构形式。结合钢管混凝土拱,提出钢管混凝土悬带拱桥新桥型,降低了对基础的要求,并将自锚式拱桥中受压传力斜杆简化成为桥台的一部分,提高了结构的利用效率,具有结构受力合理、桥型轻巧美观等优点。为了解该桥型的力学特性和计算方法,本文开展了该桥型的设计计算、施工监控和参数分析,主要工作与研究成果有:(1)开展一座钢管混凝土悬带拱桥的设计与计算分析,并按照国内现行的规范规程对钢管混凝土悬带拱桥不同受力构件或结构进行了验算。验算结果表明,设计桥梁结构的受力性能均可满足规范要求。(2)结合已有的悬带桥和钢管混凝土拱桥的设计和建模思路,提出了适合于该桥型的建模方法。(3)开展了实桥的施工监控。结果表明,各个主要施工工况下实测的拱肋挠度、应力变化规律和有限元模型计算结果吻合较好,验证了该建模方法的正确性。(4)借鉴传统桥梁施工预拱度设置方法,进行钢管混凝土悬带拱桥的拱肋结构预拱度的设置。结果表明,钢管拱肋成桥阶段的线形与模型计算结果吻合较好,表明这种预拱度设置方法是合理可行的。(5)通过算例分析了国内现行的规范规程规定的施工精度控制指标对钢管混凝土悬带拱桥的钢管拱肋的适用性。结果表明,拱肋和悬带的最大线形偏位对桥梁结构受力性能影响很小,说明其施工精度控制指标可应用于钢管混凝土悬带拱桥。(6)利用已验证过的有限元模型开展结构设计参数分析。结果表明,随着矢跨比增加,拱脚轴力、悬带轴力和结构对桥台的推力均逐渐减小;拱肋外倾角增大会降低拱结构对悬带结构的支撑作用,导致拱脚轴力和推力的下降,而悬带轴力、悬带与拱肋位移均有所增加,且拱肋外倾角度增加还会使得结构的稳定性降低,失稳模态从面外失稳变为面内失稳;提高拱结构对悬带结构的支撑比例对于减小拱肋位移、悬带最大位移和悬带轴力也有较大的作用,但会使结构对基础的推力增大,可通过加大预张力来抵消这一不利影响;随着桥面板厚度的增加,对于总体结构的受力均产生不利影响,在压应力允许范围内,宜采用高强轻薄的桥面板;悬带结构铰接和固结情形下对结构受力的影响几乎可以忽略;现浇悬带板可减小成桥的悬带位移且提高结构稳定性。