承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析

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1、兰州交通大学硕士学位论文下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析姓名：徐岳震申请学位级别：硕士专业：桥梁与隧道工程指导教师：季日臣201206 兰州交通大学硕士学位论文摘要本文以某一实际工程为实例，建立下承式钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型，利用针对吊杆的疲劳破损受力问题，分析了影响吊杆受力行为的几个主要因素，包括温度变化、混凝土收缩徐变及吊杆的风雨振问题、桥梁振动问题和吊杆的连接形式等。分析认为，吊杆的破损原因包括其自身所受的复杂的附加剪力和附加弯矩环境、长期处于高频振动状态和材料的锈蚀等综合作用，疲劳受

2、力并不是吊杆破断的唯一原因。根据力的平衡法计算确定吊杆的张拉力，保证了拱肋和系梁的恒载弯矩合理分布，吊杆的受力均匀。对于施工阶段的吊杆初始张拉力利用倒拆法求解得出。通过对吊杆的张拉力进行合理调整，使得系梁控制部位及拱肋的内力分布趋于合理。通过对比成桥前后吊杆受力变化，表明活载增大了吊杆所受的张力，吊杆索力增加幅度基本一致，吊杆受活载影响较大。关键词：钢管混凝土：吊杆张拉力：疲劳破损：吊杆受力：论文类型：应用研究 �����鷄�������瑃��������曲谢�������������� � ��梁拱组合体系

3、简述材料抗弯刚度，而是由系梁与拱肋的拉压力矩承担很大部分，这样就大大减小了桥梁结构自重，提升了材料利用率，增大了桥梁的跨越能力。需要特别指出的是，在桥梁承载范围内所产生的剪力，基本由拱肋轴向力的竖直分量提供，对于体系的抗剪要求，系梁和拱肋的截面材料抗剪能力是很容易满足的。因此对于梁拱组合体系产生的效应，跨径范围内的外力以拉压轴力为主。 下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析梁拱组合体系桥梁的形式非常多样，由于系梁和拱肋的不同组合形式，大致根据以图��简支体系、刚架体系、连续体系拱桥 图��上、下、中承式

4、系杆拱桥根据系梁和拱肋相对抗弯刚度的大小，梁拱组合体系桥梁可分为三类：柔梁刚拱图式如图��所示。 下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析图��系杆拱、朗格尔拱、洛泽拱 ��钢管混凝土在拱桥中的应用 下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析钢管混凝土结构属于钢一混凝土组合结构，是一种将混凝土填充至钢管内，实现两者协同工作的受压组合材料。它利用混凝土和钢管两种材料在承受荷载过程时的相互作用，即在轴向荷载作用下，钢管由于核心混凝土的径向约束作用从而将钢管中的核心混凝土强度得到提高，混凝土处于复杂应力状态之

5、下，其韧性和塑性大为改善；并且混凝土的存在避免了或延缓了钢管产生的局部屈曲，保证了两者能够充分发挥材料的性能。相比钢筋混凝土，钢管混凝土施工时不需要绑扎钢筋、支模板及拆模板等工序，施工相对方便。因钢管内无需钢筋，浇筑混凝土较为方便，易振捣密实，特别由于采用了泵送混凝土、自密实混凝土及高抛免振捣混凝土等施工工艺，更能有效加快钢管混凝土的施工进度。相比预制的钢筋混凝土构件，没有构件预制场地的要求。并且与钢结构相比，钢管混凝土构造通常更为简单，因而焊缝少，易于制作，特别是在钢管混凝土中可广泛采用薄壁钢管，因而进行钢

6、管现场拼接、对焊更为简便快捷。此外，先期架设的空钢管可以用作浇筑拱肋核心混凝土的模板和支架，加之钢管混凝土自身具备的抗压和抗 ��钢管混凝土拱桥吊杆力学行为研究现状 下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析 式结构。�胃止芡饩���、横撑钢管外径��啪，壁厚均为��。拱肋横撑上设�サ暮崞拢�诵械婪段�谖F狡隆Ｏ盗憾瞬����段�诮街﨏�聚丙烯风状纤维�图��格丑沟特大桥主跨构造示意图 随着钢管混凝土系杆拱桥在我国的大量修建，其吊杆的运营安全问题逐渐引起工程技术人员的重视。工程实践发现，吊杆的疲劳腐蚀破损

7、已成为吊杆破坏的主要原因。本文以某下承式系杆拱桥�招韵盗焊招怨敖峁固逑�为例，对影响吊杆受力行为的因素进行探讨，对引起吊杆破损的因素进行分析并提出了相关建议。本文的主要工作内容如下： 下承式铁路钢管混凝土系杆拱桥吊杆力学行为分析��吊杆的疲劳破坏原理 ，会造成吊杆的突然断裂。纤维状或粗粒状的材料断裂面特征就是由这种突然性断裂造成的。腐蚀疲劳是结构在腐蚀环境下的常见失效形式，是由交变应力与腐蚀介质环境的共同作用产生的【���。在设计、维护、分析等方面若未充分考虑吊杆的腐蚀疲劳失效，将会带来很大的危险性。水和空气

8、是自然环境下造成吊杆腐蚀得主要原因。金属的疲劳性能由于腐蚀而大大降低，腐蚀和疲劳构成了互相加强的循环，腐蚀加速了应力疲劳的过程，反复应力又加速了对腐蚀的作用。��混凝土温度变化及收缩、徐变下的吊杆受力行为 国：竺．仁国�!#甁—� �向的最大截面尺寸。 桥面由于受到不对称的移动横向荷载作用或桥梁受到横向风力的作用是桥面产生横向振动的主要原因。由于桥面的横向振动，吊杆承担一定的横向力，从而产生横向的剪