考慮隨機性影響的大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定分析.docx

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1、考慮隨機性影響的大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定分析鋼管混凝土拱橋具有跨越能力強、外形美觀的特點,在大跨度橋梁中被廣泛采用。目前,針對鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定性能的研究還處于起步階段,對于核心混凝土徐變對拱橋穩(wěn)定承載力影響的認識尚未明確。在針對拱橋穩(wěn)定承載力研究中,多數研究并未考慮參數的隨機性;少數考慮參數隨機性的研究中,并未考慮參數間的相關性;對于鋼管混凝土拱橋的徐變穩(wěn)定承載力并未有定量的研究結論。故,需要針對隨機性對于大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定性的影響進行分析研究。針對現存的問題,本文主要開展了如下的研究內容

2、:(1)大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定的確定性分析。在拱肋失穩(wěn)理論的基礎上,推導得到拱橋臨界荷載的理論公式,明確拱橋抗彎剛度、抗扭剛度和橫向聯(lián)接系剛度對于失穩(wěn)臨界荷載的貢獻。采用有限元數值模型,求解在確定性分析下大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定承載力的發(fā)展規(guī)律。明確了大跨度鋼管混凝土拱橋失穩(wěn)形式主要為以面外失穩(wěn)控制為主導的,面內失穩(wěn)共同參與的失穩(wěn)形式。(2)大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定的不確定性分析。采用拉丁超立方抽樣技術和矩陣變換相結合的手段,將參數的隨機性加以引入拱橋徐變穩(wěn)定性的研究中,在分析過程中隨機變量的相

3、關性充分得到考慮。分析了參數隨機性對于大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定承載力的影響,給出了隨機性對于鋼管混凝土拱橋失穩(wěn)模態(tài)的影響方式。針對拱肋截面含鋼率和徐變影響參數,給出了徐變穩(wěn)定承載力對于參數的敏感性。研究表明截面含鋼率和核心混凝土的水灰比是徐變穩(wěn)定承載力的重要影響因素。在拱軸敏感性分析的結果上,分析比較了不同施工方案的影響,認為先期施工敏感弦拱且盡量縮短澆筑時間差能對拱橋的徐變穩(wěn)定承載力起到一定的提高作用。(3)大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定的時變可靠度分析和穩(wěn)定安全系數計算。在時變可靠度分析理論基礎上,分析

4、了大跨度鋼管混凝土拱橋徐變穩(wěn)定可靠度的時變規(guī)律,研究了不同參數對于徐變穩(wěn)定可靠度的影響。研究認為,隨著拱肋核心混凝土齡期的不斷發(fā)展,徐變穩(wěn)定可靠度不斷降低,但其達到設計使用年限后仍能滿足現行設計規(guī)范的要求。故,對于按現行設計規(guī)范進行設計的大跨度鋼管混凝土拱橋,徐變失穩(wěn)并不會成為橋梁失效的主要原因。(4)明確鋼管混凝土拱肋發(fā)生徐變失穩(wěn)的邊界條件。分析拱軸線形式、矢跨比、截面剛度比影響因素,明確徐變失穩(wěn)成為結構主要失效原因的邊界。對于鋼管混凝土拱橋,矢跨比宜取為1/5,當矢跨比偏離適宜矢跨比較大時,徐變穩(wěn)定問題開

5、始凸顯。應合理控制拱肋的截面剛度比,通過控制截面慣性矩和極慣性矩的比值,可以合理規(guī)避徐變穩(wěn)定問題,該比值應小于0.5。分析得出,在同等條件下拋物線拱較圓弧拱和懸鏈線拱來說,更適宜在考慮徐變穩(wěn)定問題的拱橋中采用。