钢筋混凝土带腹拱斜置坡连拱桥受力性能研究

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拱桥是一种以拱圈作为承重结构的承载桥型,由于结构荷载下,拱脚上水平方向推力和拱圈内力的产生,令结构跨中弯矩大大降低,而且相比于梁桥有着更为合理均匀的应力分布,也为材料发挥强度提供了便利。近年来,城市桥梁景观要求日益提高,多跨连拱桥韵律感强烈,造型优美具有较强的景观性,为了减轻拱上填料自重以及路线需要,钢筋混凝土连拱桥也经常做成带腹拱斜置坡拱桥。由于带腹拱斜置坡连拱桥的受力特点与平置连拱桥的受力有较大区别,这就给施工控制和结构受力分析带来了一定的难度,目前对钢筋混凝土带腹拱斜置坡连拱桥的研究成果较少,因此对这种新桥型进行深入的分析研究是十分必要的。论文从国外、国内钢筋混凝土拱桥的发展历史入手,剖析归纳了钢筋混凝土拱桥的发展历程和施工方法,以某一座拱脚不等高设计的钢筋混凝土三连拱拱桥为依托工程,对其进行成桥和施工阶段仿真分析,同时,通过MIDAS/CIVIL2012分析了拱脚高差对结构受力性能的影响。本文主要内容及结论如下:1、介绍了拱桥计算的弹性理论和挠度理论,并简要介绍了连拱简化计算方法,同时概述了有限元模型建立情况,对钢筋混凝土带腹拱斜置板式连拱桥成桥后的关键截面关键点的水平和竖向位移、内部关键位置应力及支座反力等进行了分析。2、采用桥梁有限元软件Midas对依托工程进行成桥和施工阶段仿真分析,研究发现依托工程结构受力合理,但是主拱圈拱脚位置部分出现较大拉应力,建议严格按照施工方案施工并加强监控、及时反馈。3、进行现场施工监控,对关键截面的应力和挠度进行测量并与有限元数据进行对比,研究发现采用有限元对钢筋混凝土带腹拱斜置坡连拱桥进行成桥分析和施工阶段分析与实测情况基本一致,数据可靠。4、采用有限元软件,选取三组拱脚高差参数对依托工程分别进行内力、位移和拱座反力对比分析,研究发现拱脚高差对拱肋前后2个半拱内力的影响几乎成反对称变化,主腹拱连接处应特别关注,拱脚高差越大对右拱座处结构位移越不利,拱座水平支反力受拱脚高差影响较小。
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