700m级钢管混凝土拱桥主拱圈构造研究

作     者：宋功谭 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周水兴

授予年度：2021年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：钢管混凝土拱桥 主拱与横撑构造 变截面高度 广义李特公式 腹杆受力 

摘      要：2020年底建成通车的广西平南三桥主跨达到575m。郑皆连院士在四川合江一桥的建造基础上,开展了700m级钢管混凝土拱桥设计和建造的可行性研究,认为建造700m级钢管混凝土拱桥无太大的技术障碍。迄今为止,尚未见到700m级钢管混凝土拱桥构造设计的研究文献,因此,本文针对700m级钢管混凝土拱桥主拱圈构造开展研究,主要内容包括:（1）700m级钢管混凝土拱桥主拱圈构造与拱轴线形研究。根据当前工程材料的发展应用和国内300m以上钢管混凝土拱桥的构造参数,拟定700m级钢管拱主拱圈构造基本参数。综合考虑截面偏心距、截面偏心率、单管截面偏心距和拱脚下弦管受力等因素,选定拱轴线形。（2）700m级钢管混凝土拱桥的面内外稳定性研究。基于梁的挠曲线微分方程,开展米撑和K撑两种不同形式横撑的挠度与转角表达式的推导,分析不同横撑形式、横撑刚度和横撑间距对700m级钢管混凝土拱桥稳定性的影响,在此基础上提出横撑布置形式的建议。（3）700m级钢管混凝土拱桥拱肋变截面高度研究。在传统李特公式的基础上,提出广义李特公式,将拱厚系数自拱顶1至拱脚n之间按线性变化改为按β次抛物线变化,分析不同抛物线次数对700m级钢管混凝土拱桥主腹杆受力、稳定性能、动力性能、主拱刚度等参数的影响,给出β取值的合理建议。（4）700m级钢管混凝土拱桥的腹杆受力规律研究。基于结构力学,开展拱顶腹杆简化结构内力计算公式的推导,分析斜腹杆水平倾角对腹杆内力和稳定的影响;将拱顶腹杆内力计算公式扩展为腹杆内力通用计算公式,分析靠近拱脚区域腹杆拉压规律发生变化的临界条件;采用有限元软件ANSYS建立拱脚铰轴区域的参数化模型,分析铰轴构造参数对拱脚段受力的影响规律。