钢管混凝土劲性骨架拱桥动力特性及其响应研究

发布时间：2020-11-15 21:34

　　 随着我国交通事业的快速发展,我国公路、铁路桥梁建设也得到迅猛发展。而钢管混凝土劲性骨架拱桥因其具有雄伟美观、承载能力高、跨度大、施工方便、经济效益好等优点,在公路桥梁建设中被广泛采用。近年来,钢管混凝土劲性骨架桥梁向着轻型化方向发展,自重越来越小,其在动力荷载作用下的动力响应问题也越来越受重视。本文依托某跨径为170m公路钢管混凝土劲性骨架拱桥(玻璃沟大桥)为工程背景,借助有限元软件Midas Civil对其进行动力特性和动力响应分析,主要工作内容和结论如下:1.简单介绍了钢管混凝土拱桥劲性骨架的国内外发展概况和钢管混凝土劲性骨架拱桥的动力特性、动力响应的研究现状及研究意义。2.建立玻璃沟大桥全桥空间有限元模型并分析了其自振特性,随后改变其的部分结构参数(钢管壁厚、钢管外径、核心混凝土弹模、外包混凝土弹模等)并计算分析随之所引起的动力特性变化情况。从分析结果来看,大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥属于较柔性结构,自振基频较低;钢管壁厚、钢管外径、核心混凝土弹模等结构参数的变化对全桥自振特性影响较小。3.利用MIDAS/Civil所提供的两种不同的地震响应分析方法(反应谱法和动态时程分析法)分析了玻璃沟大桥在地震作用下的动力响应,并比较了采用两种方法的分析结果。对比结果表明,反应谱法的分析结果大多数时候是偏不安全的,分析动力响应复杂的大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥的地震响应时,应采用动态时程分析和反应谱法相结合的方法,此时反应谱法可作为一种估算或校核手段。4.借助MIDAS/Civil提供的动态时程分析功能分析了车辆以不同速度、不同车距通过桥梁结构时玻璃沟大桥的动力响应,随后研究了冲击荷载作用下玻璃沟大桥的动力响应的时间历程。分析结果表明,汽车车辆荷载引起的玻璃沟大桥振动较小,车距越小车辆荷载对桥梁结构位移和内力的冲击放大作用越大,冲击荷载作用下冲击效应十分明显,为玻璃沟大桥的运营管理提供一些依据。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U441.3;U448.22
【部分图文】：

研究背景及意义拱桥具有造型优美、形式多样、造价经济合理、承载力强、跨径较大的中小跨径的桥梁中具有很强的竞争力。我国拱桥建筑历史悠久。我国古以石拱桥为主，代表作是河北的赵州桥，它是世界上跨度最大的石拱桥7.4m，矢高7.23m。新中国成立初期，我国由于经济实力和建造技术有限中小跨径桥梁主要是取材方便、造价便宜的石拱桥。20 世纪 60 年代，国内计算水平较低、钢材水泥等原材料缺乏，双曲拱桥得以诞生并大量拱桥跨度的增加，拱桥的自重也会不断增大，如果增加拱肋吊装节段，线形精度就难以到达规范要求；如果减少吊装节段，节段自重又会很大。传统的无支架吊装已经不能满足传统拱桥的施工需要。这时钢管混凝钢管混凝土劲性骨架拱桥应运而生，全国修建了大批钢管混凝土拱桥、土劲性骨架拱桥，重庆万县（现重庆万州）的重庆万县长江大桥是其中劲性骨架拱桥之一。最近建成的有名钢管混凝土劲性骨架拱桥有沪昆铁大桥和云桂铁路南盘江大桥等，如图 1.1和图 1.2所示。

图 1.2 云桂铁路南盘江大桥.1 钢管混凝土劲性骨架拱桥发展状况钢管混凝土劲性骨架拱桥是先将在工厂预制好的钢管吊装形成拱桥施工架，其后在钢管内灌注核心混凝土，再以此形成的钢管混凝土组合结构最后挂模板浇筑外包混凝土形成箱梁断面主拱圈的一种拱桥。钢管混凝钢管混凝土劲性骨架拱桥的区别在于：（1）后者不仅钢管内灌注混凝会浇筑外包混凝土，极大减小了钢管与空气接触的机会，钢管抗腐蚀性费用得以降低；（2）受力来说，虽然两者都是以主拱圈为主要承重构者主拱圈只有钢管混凝土组合构件承重，而后者的主拱圈由外包混凝土凝土组合结构共同承重。正是由于钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈是在土骨架的基础上浇筑外包混凝土形成的箱型截面拱圈，故钢管混凝土劲桥也可以看做是钢管混凝土和钢筋混凝土一种联合运用的形式。在国外，早在 1929 年，德国就修建了第一座采用劲性骨架为埋入结构拱桥—Echelsbach大桥（跨度为 130m），但因其用钢量很大，建造费用

玻璃沟大桥位于四川甘孜州雅砻江水电站两河口库区复建县道上跨径为170m，桥梁布置为3 × 13m连续板+170m劲性骨架钢筋砼箱型m简支空心板，桥梁总长为 247m，其布置如图 3.1 所示，照片如图 3.2 所宽为8m：两车道宽都为3.5m，防撞护栏两边宽都为0.5m；设计荷载为 级，特-220 验算。-1.6%蓄水位2865通村公路地面线玻璃沟0123Ⅰ2846.552341703. 202888.02245雅江 新龙(单位：m)43×1310×20247桥梁起点K69+239.794桥梁终点K69+487.00Ⅰ图 3.1 玻璃沟大桥布置图(单位/m)
【参考文献】

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1 董海军;;钢管混凝土拱桥动力特性与分析[J];淮北职业技术学院学报;2013年01期

2 许华东;;车辆作用下桥梁冲击系数分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2013年01期

3 李运生;史莉莉;王铮峰;;钢-混凝土简支组合箱梁桥在车辆荷载作用下的动力响应及冲击系数研究[J];石家庄铁道大学学报(自然科学版);2012年01期

4 沈培文;周水兴;罗飞;;大跨度钢管混凝土拱桥施工阶段稳定性分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年03期

5 黄小国;胡大琳;张后举;;行波效应对大跨度连续刚构桥地震反应的影响[J];长安大学学报(自然科学版);2008年01期

6 赵灿晖;周志祥;;大跨度钢管混凝土拱桥非线性地震响应分析[J];重庆建筑大学学报;2006年02期

7 陈友杰,吴庆雄,孙潮,陈宝春;钢管—钢管混凝土复合拱桥的车桥共振分析[J];福州大学学报(自然科学版);2005年02期

8 章庆军,陈水福;钢管混凝土桁肋拱桥的有限单元模型及动力特性分析[J];中国市政工程;2004年03期

9 孙潮,陈宝春,陈水盛;钢管-钢管混凝土复合拱桥动力特性分析[J];地震工程与工程振动;2001年02期

10 杜瑞明,姚佳,费维水;Lanczos向量叠加法[J];地震工程与工程振动;1991年01期

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3 孙继刚;大跨钢管混凝土拱桥车桥振动及加固设计研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

4 谢远超;钢管混凝土拱桥静动力特性分析与稳定性研究[D];北京交通大学;2012年

5 耿飞;大跨度钢管混凝土拱桥动力特性分析[D];长安大学;2010年

6 张洲;中承式钢管混凝土劲性骨架拱桥结构特性分析[D];西南交通大学;2005年

本文编号：2885231