pbl加劲型矩形钢管混凝土拱肋试设计研究

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1、分类号:U44,U4510710-2012121092硕士学位论文PBL加劲型矩形钢管混凝土拱肋试设计研究王震导师姓名职称刘永健教授申请学位级别全日制硕士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2015年5月25日论文答辩日期2015年5月30日学位授予单位长安大学TriedDesignandStudyofArchRibofRectangularConcrete-filledSteelTubularStiffenedwithPBLADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandid

2、ate：WangZhenSupervisor：Prof.LiuYongjianChang’anUniversity,Xi’an,China摘要本文基于矩形钢管混凝土结构优良的力学性能以及矩形钢管易屈曲的特点，提出一种PBL加劲型矩形钢管混凝土拱肋结构，采用有限元方法，对该结构形式展开试设计研究。主要工作及相关结论如下:1.综述了目前矩形钢管混凝土拱桥的发展、研究现状和应用情况；对PBL剪力连接件的相关研究进行了论述，指出了现有研究的不足，例如现有规范中针对PBL剪力连接件的构造要求不明确等，并确定了应该研究的方向，为PBL

3、加劲型拱肋的研究提供了一定的参考和借鉴。2．探讨了与矩形钢管混凝土拱肋相关的各规范中关于拱肋设计方面的相关设计规定，并综述了矩形钢管混凝土拱桥与拱肋的设计计算方法，对于现阶段设计中采用的有限元计算方法进行了对比论证，给出了设计过程中不同建模方法的使用规则。3．以王坡沟南桥为工程背景，通过截面对比分析确定了矩形截面的优越性，在拱上建筑保持不变的基础上，对该桥开展了PBL加劲型矩形钢管混凝土拱肋的试设计研究，通过midascivil有限元软件建立考虑了施工阶段的模型，验算了成桥阶段的承载能力储备，以及施工阶段的应力与变形，并进

4、行了整体稳定性分析。采用细部分析软件midasfea和ABAQUS分别验算了拱肋在混凝土浇筑期间和成桥10年后拱脚的受力状态，较好的了解到该结构的整体和局部力学性能，与原桥拱肋进行经济性对比分析，从而证明了采用PBL加劲型矩形钢管混凝土拱肋的可靠性、可行性和优越性，对其实际应用提供一定的借鉴与参考。4．对PBL加劲型矩形钢管混凝土拱肋的各参数进行了优化分析，采用ABAQUS有限元模型进行拱肋模拟，提出了加劲肋有效宽度的概念，在这基础上，分别针对PBL开孔的直径、加劲肋的厚度、加劲肋的间距、加劲肋高度如何取值进行理论探讨，并

5、对以后与PBL开孔相关的构造规定有一定的借鉴意义。对横向加劲肋的间距与厚度也进行分析，优化了试设计拱肋的横隔布置。并采用整体杆系模型和细部仿真分析对比了优化前后拱肋的受力特性，对比结果表明，优化后的拱肋有较好的力学性能和经济性。关键词：钢管混凝土拱桥，PBL，设计计算方法，有限元，优化分析IAbstractBeacauseofexcellentmechanicalpropertiesofrectangularconcrete-filledsteeltubeandthecharacteristicsofeasybucklin

6、goftherectangularsteeltube,puttingforwardanewkindofrectangularconcrete-filledsteeltubearchribstiffenedwithPBL,andusingthefiniteelementmethod,makingatrieddesignresearchofthisstructure.Thespecificworksandrelativeconclusionsaremainlyasfollows：Firstly,thedevelopment,t

7、heresearchstatusquoandapplicationsoftherectangularconcrete-filledsteeltubearchbridgearereviewed;discussingtherelatedresearchofPBLshearconnectors,andpointingouttheshortagesoftheexistingresearch,suchasunclearrequirementsforthestructureofPBLshearconnectorsintheexisti

8、ngspecifications.thedirectionoftheresearcharedetermined,andtoprovidereferencefortheresearchofribsstiffenedwithPBLlater.Secondly,todiscussetherelevantspe