大跨度鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國城市交通的橋梁建設得到了迅速發(fā)展。鋼管混凝土以其用料省、安裝重量輕、施工簡便、承載能力大等諸多優(yōu)點被公認為是建造大跨徑拱橋的一種比較理想的結構材料。鋼管混凝土拱橋具有施工階段體系不斷變化、結構受力非線性、施工過程與成橋狀態(tài)高度藕合等特點，因此對其進行整體穩(wěn)定性分析具有重要的實用價值。本文以某大跨度鋼管混凝土拱橋為例，對其施工過程以及成橋階段各工況的穩(wěn)定性進行數(shù)值模擬分析。主要研究內容如下： (1)以穩(wěn)定問

2、題的基本理論以及拱橋穩(wěn)定的計算理論為基礎，根據(jù)鋼管混凝土拱橋的特點，給出了鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性的評價指標、失穩(wěn)判斷準則及失穩(wěn)模式判別，并對鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定各種非線性有限元求解，方法進行了討論。 (2)采用統(tǒng)一理論本構模型，把鋼管混凝土視為一種組合材料，以大型通用有限元軟件ANSYS為平臺，采用beam188單元建立了鋼管混凝土拱橋的結構計算模型。 (3)大跨度鋼管混凝土拱橋施工過程比較復雜，在混凝土灌注過程中，由管內混

3、凝土的灌注產生的偏載以及剛度的變化等對施工階段結構的穩(wěn)定性有很大的影響。本文對6種混凝土灌注方案各工況下的穩(wěn)定性進行計算分析，得到了最優(yōu)的鋼管混凝土澆注順序。 (4)以屈曲分析以及弧長控制增量有限元方法對鋼管混凝土拱橋施工階段及成橋狀態(tài)的線彈性及彈塑性穩(wěn)定進行了計算分析，得到各工況下第一類穩(wěn)定安全系數(shù)、失穩(wěn)模態(tài)及第二類穩(wěn)定安全系數(shù)，分析了幾何非線性以及材料非線性對結構穩(wěn)定的影響。經(jīng)過比較分析，得出了初始缺陷、材料非線性是影響穩(wěn)定