铁路钢管混凝土系杆拱桥有限元分析与施工监控

发布时间：2020-10-29 23:25

　　 本文以新建和邢铁路许村系杆拱桥为工程背景,对该类桥梁施工过程中的主要构件的受力性能进行了系统的分析。主要分析内容如下:(1)通过Midas/Civil软件建立系杆拱桥整体模型,采用正装分析的方法对该桥施工过程受力性能进行详细的分析;(2)通过改变施工中拱肋混凝土的浇注顺序、采取不同收缩徐变模式,对拱肋的应力影响以及不同方法确定的成桥状态进行了重点分析;(3)通过Midas/FEA软件建立拱座实体有限元模型,探究了施工和运营阶段,拱座的的应力分布情况;(4)通过测试各施工阶段的主梁和拱肋的应力与变形,以及吊杆的内力,并将其与有限元模型进行对比分析,以指导该桥的施工。主要结论如下:(1)对于哑铃型拱肋浇注管内混凝土时,采用先对称浇注上管混凝土,再对称浇注下管混凝土的浇注顺序,引起拱肋的受力和变形更平稳。(2)对于本文算例中,四种不同收缩徐变模式下,拱肋应力均呈现出按JTG D62-2004计算结果最大,按CEB-FIP(1990)与按CEB-FIP(2010)计算结果相近,按修订的JTG D62-2004计算结果最小。根据相关工程经验和相关文献推荐使用CEB-FIP(2010)计算钢管混凝土的收缩徐变。(3)通过对许村系杆拱桥成桥状态的研究,可知“零位移法”得到的优化结果最差。“刚性吊杆法”、“弯矩最小法”和“最小弯曲应变能法”计算得到的拱肋弯矩和成桥吊杆力均相近,但最小弯曲应变能法计算得到的系梁弯矩最为均匀。(4)施工阶段和运营阶段拱座以受压为主,在支座位置及主梁刚度突变处均会出现不同的应力集中,施工时应注意该区域的施工质量,以保证应力的分散。(5)在施工过程中,实时对线形、应力和吊杆力进行全程监控,监控结果表明施工过程中各部分的应力、变形均符合相关规范要求,成桥吊杆力也比较均匀。
【学位单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U448.225
【部分图文】：

3.2 有限元模型分析3.2.1 建立计算模型本文采用有限元分析软件 Midas/Civil 建立许村系杆拱桥计算模型，其中采用梁单元模拟主梁、拱肋钢管及横撑，采用桁架单元模拟吊杆。主桥模型共有单元 233 个，节点 227 个。模型中临时支架均采用弹性连接仅受压边界条件来近似模拟，其连接刚度取 1×108kN/m，支座采用一般支撑来模拟，吊杆与主梁、拱座与主梁的连接均采用刚性连接模拟。有限元模型详见图 3-4。

3.2.3 各施工阶段应力结果分析结构最终的应力状态是施工过程中的结构的应力逐步叠加的结果，对施工过程中结构的应力进行合理地分析和控制，既可以保证桥梁施工中的安全，也可以确保成桥状态结构的应力分布合理。此处仅列出部分施工阶段的应力图如图 3-5～图 3-8 所示。

结构最终的应力状态是施工过程中的结构的应力逐步叠加的结果，对施工过程中结构的应力进行合理地分析和控制，既可以保证桥梁施工中的安全，也可以确保成桥状态结构的应力分布合理。此处仅列出部分施工阶段的应力图如图 3-5～图 3-8 所示。图 3-5 张拉完第二批预应力筋后应力图(单位：MPa)
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本文编号：2861619