开题报告--frp管混凝土悬带拱桥试设计研究

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1、全日制专业学位研究生学位论文开题报告学院：交通与土木工程学院学位类别：工程硕士专业名称：交通运输工程学号：3141320001姓名：叶树华校内导师：盛叶副教授黄文金副教授校外导师：王远洋高级工程师开题日期：福建农林大学研究生院制表一、选题基本情况FRP管混凝土悬带拱桥试设计研究中文论文题目Trialdesignandresearchon英文concretefilledFRPtubestressribbonarchbridgeFRP管混凝土悬带拱桥试设计研究有限元模型ConcreteFilledFRPTubes；StressRibbonA

2、rch；TrialDesignandResearch；Finite关键词（中英文）ElementModel应用基础研究（√）项目规划与设计（）技术研究与推广（）选题分类产品研制与开发（）管理与社会科学（）文学艺术作品（）（请打“√”）其它（请说明情况）国家级科研项目（）省部级科研项目（√）地方政府科研项目（）选题来源横向课题（）自选课题（）本项目以一座已建钢管混凝土悬带拱桥为工程背景，进行FRP管混凝土悬带拱桥的试设计。通过用FRP管代替钢管解决了钢材的锈蚀问题，延长了桥梁的使用寿命，提高了桥梁在使用一定时间后的结构可靠性，减少了桥梁的

3、后期维护费用，具有很好的经济效益。FRP管混凝土拱桥的构件可以在工厂预制后运送到现场组装，可以大量的节省施工时间，减少对横跨道路的影响。FRP具有的比强度高的特性，同体积的FRP管重量只有钢管的15%-27%，在施工中只需使用小型机械就可以把FRP管吊装到位，为施工带来了巨大的方便。本文研究主要内容有：（1）使用MidasCivil通用软件建立FRP管混凝土悬带拱桥有限元模型，对建立的模型进行验证、受力计算。由于我国没有相关规范，根据美国国家高速公摘要路和交通运输协会AASHTO的相关规范进行设计验算。（2）在此基础上，进行施工方案设计

4、及施工受力分析。（不超过800字）（3）与钢管混凝土悬带拱桥相比，研究将拱圈替换为FRP管混凝土后，拱圈截面刚度，结构强度和稳定性及桥梁全寿命成本的变化，以了解FRP管混凝土悬带拱桥这一桥型的受力性能及经济可行性，为今后该桥型的设计和施工提供经验借鉴。FRP管混凝土悬带拱桥轻质高强、刚度大的优点解决了拱桥高强度材料应用和施工不便两大难题，使拱结构自重和拱脚推力下降，为拱桥向大跨发展提供了新的解决思路。1二、选题依据1、选题目的和意义2、文献综述或调查分析综述3、主要参考文献1、选题目的和意义桥梁工程中由于钢筋锈蚀造成结构耐久性的降低和结

5、构破坏已经成为迫切需要解决的一个严重问题。由于其长期暴露在自然环境中，加上寒冷地区冬季桥面除冰盐的使用，钢材锈蚀问题更加突出[1]。根据《2003年全国公路统计年报》，截至到2003年底，我国现有各种公路桥梁310773座，其中危桥10443座，仅仅对这些危桥进行加固修复就需要110亿人民币[2]。1997年，美国运输部估计从1998~2017的二十年间，仅用于维持桥梁现状，平均每年就需要58亿美元，而要改善桥梁现状，平均每年则需要106亿美元[3]。大量的钢筋混凝土结构需要加固，需耗费大量的人力物力。由于FRP材料具有良好的耐腐蚀性能

6、，在工程中用FRP代替钢材不仅可以避免钢材锈蚀造成的巨大后期维护费用，同时可以使结构具有更好的耐久性能，保证结构在设计使用年限内的安全性。工程实践表明，FRP材料比强度高的性质能适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、高强和轻质发展的需要，FRP可设计性强的性质符合现代施工技术的工业化要求，因而在桥梁工程中的应用得到越来越多的重视[4]。然而，全FRP结构虽然可以满足工程要求，却存在初次投入大、弹性模量低、存在老化和徐变现象、脆性破坏等缺点。为解决以上缺点，FRP管混凝土组合结构被认为是一种最有效的组合形式[5]。在FRP管内填充混凝土就形

7、成了FRP管混凝土结构，这种新的结构形式最早是由美国学者Mirmiran和Shahawy在1995年[6]提出的，较好的解决了全FRP结构的初次投入大的问题。采用FRP部分代替钢材可以避免钢筋混凝土或钢管混凝土结构的腐蚀问题，同时保留了钢管混凝土结构的优点：（1）FRP管约束核心混凝土使混凝土处于三向受力状态，提高了强度和延性；（2）混凝土的存在可以延缓或避免FRP管这种薄壁构件过早地发生局部屈曲，从而保证其材料性能的充分发挥；（3）FRP管可以作为施工过程中浇筑混凝土的模板，节省模板费用，加快施工速度。因此，FRP管-混凝土组合结构在

8、桥梁结构、高层建筑结构、海洋结构中具有广泛的应用前景。1999年捷克布尔诺科技大学的JiriStrasky教授提出一种将拱结构和悬带结构结合起来的新体系，称之为悬带拱，该结构如图1所示[7]。拱结构主要承受