钢管混凝土结构作为新型组合材料,在受压时具有非常优异力学性能,施工时钢管本身就是模板和支架,可以省去许多临时设施,而且其耐火性、动力性、稳定性等各项指标都强于普通钢筋混凝土,因而在桥梁建设中得到了广泛应用。钢管混凝土拱桥自1990年四川旺苍东河大桥建成以来,近几年在我国应用发展很快,然而作为一种应用新材料的桥型,钢管混凝土拱桥的设计理论与施工方法研究目前还相对滞后,跟不上其发展的步伐。拱桥的设计理论还不完善,没有统一的计算方法,现役结构可靠性评定是我国工程界亟待解决的问题。 基于可靠度的思想进行结构设计和评价是近几十年来结构工程中的一大进步,但是目前的应用还主要停留在构件可靠度水平,而工程中的结构大都是由许多构件组成的结构体系,如何有效地实现对结构体系进行可靠度分析是近年来可靠度研究的一个热点。 本文结合沈阳浑河长青大桥,对桁式中承式钢管混凝土拱桥设计和施工中存在的若干问题进行了研究和探索,得出以下几点结论: (1)利用ANSYS的单元生死法模拟各施工过程阶段,本文采用应力叠加法(也即极限状态设计法)对长青大桥进行了静力计算,在后处理中运用ANSYS的参数化语言做二次开发,使各荷载步的计算结果实现了累加、排序等处理,得到桥梁的最后计算结果,为可靠度计算提供了静力方面的数据,并为可靠度主要失效模式的判断提供了依据。 (2)实践表明,运用ANSYS参数化语言编写可靠度程序计算大型复杂结构,依据静力计算和经验假定结构的主要失效模式,利用其中的响应面分析法使结构不同失效模式的隐式极限状态方程显式化,结合一次二阶矩法得到结构体系可靠度,是一种快捷有效的方法,在工程实践中具有很强的实用价值。 (3)计算表明,假设在该桥拱顶合拢失高误差为-0.3米(占矢高的0.85%)时,其静力影响最大的位置出现在拱顶截面;但影响值不大(拱轴线下降0.3米后,其拱顶应力较设计拱轴线增大0.5%),可是必须重视的是,可靠指标影响较大(由设计拱轴线时的3.04下降到2.44)。