長期偏載作用下的鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著我國海上原油運(yùn)輸量的增加，鋼管混凝土拱橋在原油碼頭橋梁建設(shè)中應(yīng)用越來越多，原油碼頭鋼棧橋不但承擔(dān)輸油管道荷載，同時(shí)也承擔(dān)著簡單的交通車輛荷載，兩種荷載處于橫向非對(duì)稱狀態(tài)，使得鋼管混凝土拱橋長期承受著偏載作用。因此對(duì)該類橋梁的設(shè)計(jì)就提出了新的要求，對(duì)其進(jìn)行理論設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定方面的研究有著非常重要的工程指導(dǎo)意義。
　　本文以我國營口港仙人島港區(qū)2＃原油碼頭鋼管混凝土拱橋?yàn)楣こ瘫尘埃肕idas Civil軟件，建立有限元分析模型

2、，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算和動(dòng)力特性分析；通過對(duì)該橋輸入不同方向的地震波，進(jìn)行抗震驗(yàn)算分析，評(píng)價(jià)其抗震能力；對(duì)該鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行研究，尤其是對(duì)橫撐的布置方式進(jìn)行了不同設(shè)計(jì)方案的對(duì)比計(jì)算分析，提出了合理的布置方式；進(jìn)行了實(shí)橋試驗(yàn)測(cè)試，將荷載試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比分析，驗(yàn)證評(píng)估了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。為此類鋼管混凝土拱橋在安全性、可靠性和穩(wěn)定性設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析方面提供借鑒和參考，具有廣泛的工程指導(dǎo)意義。
　　通過

3、分析研究，本文得出以下結(jié)論和建議：
　?。?）經(jīng)驗(yàn)算，主要受力構(gòu)件拱肋、系桿、吊桿的強(qiáng)度和剛度，整體穩(wěn)定性均滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范。從動(dòng)力特性分析和抗震驗(yàn)算分析結(jié)果可以看出，結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)，動(dòng)剛度和動(dòng)應(yīng)力滿足相關(guān)規(guī)范要求。在豎橋向地震波作用下，單向活動(dòng)鉸處支座水平位移較大，建議設(shè)置防震擋塊。
　?。?）鋼管混凝土拱橋的面外失穩(wěn)先于面內(nèi)失穩(wěn)。由于偏載作用，失穩(wěn)模態(tài)都有向右側(cè)彎曲或向右側(cè)扭轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。拱肋剛度、系桿剛度、吊桿剛度對(duì)鋼管

4、混凝土拱橋的穩(wěn)定系數(shù)影響依次減小，系桿剛度和吊桿剛度主要影響鋼管混凝土拱橋的面內(nèi)穩(wěn)定，橫撐主要影響鋼管混凝土拱橋的面外穩(wěn)定。
　　（3）通過對(duì)不同的橫撐布置方式驗(yàn)算對(duì)比分析，結(jié)果表明，“X”型撐和“K”型撐對(duì)鋼管混凝土拱橋橫向穩(wěn)定性影響顯著，明顯優(yōu)于“Ⅰ”型撐。端橫撐和拱頂橫撐的剛度對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的貢獻(xiàn)顯著。進(jìn)行鋼管混凝土拱橋的橫撐設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮橫撐的類型和位置，對(duì)不同類型的橫撐組合使用，才能使橫撐充分發(fā)揮作用。
　?。?）

5、理論計(jì)算值與荷載試驗(yàn)實(shí)測(cè)值對(duì)比分析表明，偏載作用下，管道側(cè)的應(yīng)力和位移均較行車道側(cè)大，結(jié)構(gòu)處于偏壓狀態(tài)。但橋梁結(jié)構(gòu)整體靜力和動(dòng)力性能良好，說明該橋設(shè)計(jì)計(jì)算方案合理、可靠。該設(shè)計(jì)方案對(duì)同類型橋梁設(shè)計(jì)、施工具有借鑒和工程指導(dǎo)意義。
　　（5）由于長期偏載作用，在設(shè)計(jì)荷載下，右側(cè)拱肋最大組合應(yīng)力比左側(cè)大12.3％，右側(cè)拱肋最大位移比左側(cè)大6.6%；在地震波作用下，右側(cè)拱肋最大位移比左側(cè)大19.3%，右側(cè)拱肋最大組合應(yīng)力比左側(cè)大23.5%