frp管混凝土钢管组合结构拱桥的研究应用

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要FRP管-混凝土-钢管组合柱是一种由FRP外管、内钢管以及两者之间填充混凝土的新型组合构件，这种组合构件具有轻质高强、耐腐蚀等许多优于现有组合构件的力学性能。目前我国钢管混凝土拱桥被大量使用，其表面钢管的锈蚀给拱桥的质量控制、管理养护带来很大的困难，因此，本文旨在设计出一座新型的FRP拱桥，为现代拱桥的发展与创新提供一种新的思路。基于以上设想，本文完成了以下几个方面的主要工作：1、从研究FRP管-混凝土-钢管柱的力学性能的角度出发，采用数值实验方法对规范所规定的FRP标准组合构件的受压力学

2、性能进行数值模拟，得出能明显提高组合构件中受约束混凝土强度的应力-应变曲线。2、构思出以FRP管-混凝土-钢管组合构件为主拱拱肋及拱上立柱的新型FRP拱桥，利用MIDAS对整桥进行受力计算，得出设计控制截面内力，并依据相关规范对控制截面进行承载力验算，论证了该类拱桥设计的可行性。3、基于现有钢管混凝土拱桥的施工方法，详细介绍FRP管-混凝土-钢管拱肋浇筑方法，并制定出所设计FRP拱桥可行的施工方案，最后对新型FRP拱桥进行经济性分析。本文研究分析结果表明采用FRP管-混凝土-钢管组合构件作为主要承重结构的拱桥不仅满足

3、承载力的要求，而且体现出良好的整体力学性能和稳定性；因桥梁结构自重大大减轻，也容易实现拼装简单、施工快捷的目标。关键词：FRP管-混凝土-钢管组合构件数值模拟FRP拱桥极限承载能力施工方法I华中科技大学硕士学位论文AbstractHybridFRP-concrete-steeldouble-skintubularcolumnsareanewformofhybridcolumnswhichconsistsofanoutertubemadeoffiberreinforcedpolymer(FRP)andaninnertu

4、bemadeofsteelwiththespacebetweenfilledwithconcrete,thehybridcolumnspossessmanyadvantagesoverconventionalhybridstructuralmembers,includingthehighstrength-to-weightratioandgoodcorrosionresistance.Atpresentconcretefilledsteeltubularacchbridgehavebeenwidelyusedatpr

5、esent,thecorrosionofsteeltubehascausedgreatdifficultiesforbridge’squalitycontrolandmaintenancemanagement,therefore,thispaperaimstodesignanewtypeofFRParchbridgetoprovideanewideaforthedevelopmentandinnovationofmodernarchbridge.Basedontheaboveideas,thispapercomple

6、tedthefollowingseveralaspectsofthemainjob:Firstofall,fromtheperspectiveofFRP-concrete-steeldouble-skintubularcolumns’mechanicstudies,numericalsimulationsofthestandardFRPhybridcolumns’compressionmechanicsperformanceareperformedusingnumericalexperimentmethod,itca

7、nobtainthestress-straincurveofrestricteddeformationconcretethatthestrengthbeobviouslyimprovedincompositemember.Secondly,designinganewtypeofFRParchbridgewithFRP-concrete-steeldouble-skintubularstructureinarchribandarchcomponent,thenfindouttheforceofstructurecont

8、rolsectionthroughthewholebridgeanalysisbyusingMIDAS,andcheckthecontrolsectionbearingcapacityaccordingtorelatedspecifications,demonstratesthefeasibilityofdesignofthearchbridg