公路橋梁會(huì)大跨徑鋼管混凝土設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究(顧安邦)解讀ppt課件

1、 大跨度鋼管混凝土拱橋 設(shè)計(jì)、施工技術(shù)研討重慶交通大學(xué)顧安邦一、鋼管混凝土拱橋開(kāi)展概略 鋼管混凝土拱橋具有受力合理、施工方便、外形美觀(guān)、造價(jià)經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，已成為一種很有競(jìng)爭(zhēng)力的橋型，在我國(guó)得到了較快開(kāi)展。11930年蘇聯(lián)建培育了第一座鋼管砼拱橋年蘇聯(lián)建培育了第一座鋼管砼拱橋2 1991年我國(guó)建成了第一座鋼管砼拱橋年我國(guó)建成了第一座鋼管砼拱橋115米的四川米的四川旺蒼東河大橋旺蒼東河大橋3 2000年年360米的廣州丫髻沙大橋是轉(zhuǎn)體施工的世界最米的廣州丫髻沙大橋是轉(zhuǎn)體施工的世界最大跨度鋼管砼拱橋大跨度鋼管砼拱橋4 2005年年460米的重慶巫山巫峽長(zhǎng)江大橋是世界上最大米的重慶巫山巫峽長(zhǎng)江大橋是世界

2、上最大跨度的鋼管砼拱橋跨度的鋼管砼拱橋52006年年368米的湖南茅草街大橋是世界上最大跨度的米的湖南茅草街大橋是世界上最大跨度的鋼管砼系桿拱橋鋼管砼系桿拱橋6至至2007年，國(guó)外建筑鋼管混凝土拱橋年，國(guó)外建筑鋼管混凝土拱橋13座，國(guó)內(nèi)建筑座，國(guó)內(nèi)建筑各類(lèi)鋼管混凝土拱橋各類(lèi)鋼管混凝土拱橋253座；其中跨度座；其中跨度200米以上的有米以上的有23座。座。72021年，主跨年，主跨500米的四川合江長(zhǎng)江大橋正在建筑。米的四川合江長(zhǎng)江大橋正在建筑。1991年建成的四川旺倉(cāng)東河大橋2000年建成的廣州丫髻沙大橋2006年建成的湖南益陽(yáng)茅草街大橋2005年建成的重慶巫山長(zhǎng)江大橋二、設(shè)計(jì)實(shí)際和計(jì)算方法研

3、討 鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)研討鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)研討在已有鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系研討根底上,經(jīng)過(guò)不同管徑鋼管混凝土試件的實(shí)驗(yàn),建立了大直徑鋼管混凝土在軸心受壓、偏心受壓條件下的本構(gòu)關(guān)系的修正表達(dá)式，提出了思索管內(nèi)砼損傷的大直徑鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系表達(dá)式經(jīng)過(guò)合成法建立鋼管混凝土在偏心受壓條件下的本構(gòu)模型鋼管混凝土本構(gòu)關(guān)系實(shí)驗(yàn)研討n(yōu)nKXYcb a ZefdxndxrdKncn)(修正后的套箍系數(shù):恣意混凝土條帶的套箍折減系數(shù):2000cccBA0c)12. 1(/1/)12. 1(/1020001 . 0000cccccqq0c參數(shù)修正公式:1447. 001961. 013086. 1245.

4、00ckckff提出了計(jì)入鋼管初應(yīng)力的鋼管混凝土拱橋有限元計(jì)算方法；建立了單肢、啞鈴型和格構(gòu)型鋼管混凝土拱橋思索鋼管初應(yīng)力的承載力影響系數(shù)計(jì)算公式 實(shí)驗(yàn)加載表示圖 試件破壞圖 鋼管初應(yīng)力對(duì)拱橋構(gòu)造行為及承載力的影響研討鋼管初應(yīng)力對(duì)拱橋構(gòu)造行為及承載力的影響研討 v開(kāi)展了不同初應(yīng)力系數(shù)和不同偏心率的鋼管混凝土構(gòu)件承載力實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了鋼管初應(yīng)力的存在會(huì)降低鋼管混凝土構(gòu)件的承載力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際分析結(jié)果吻合良好。有初應(yīng)力的空鋼管試件鋼管初應(yīng)力對(duì)拱橋構(gòu)造行為及承載力的影響研討v開(kāi)展了單肢、啞鈴型和四肢格構(gòu)型鋼管混凝土拱橋在不同初應(yīng)力系數(shù)、不同含鋼率、不同跨徑下的承載力計(jì)算，結(jié)果闡明：l鋼管初應(yīng)力引起鋼管

5、混凝土拱橋承載力降低，最大降低值可超越10%，但不同的拱肋截面型式單肢、啞鈴型和四肢格構(gòu)型，最大降低值不一樣； l初應(yīng)力對(duì)單肢鋼管混凝土拱橋承載力影響最大，啞鈴型截面次之，四肢格構(gòu)型截面影響最小； l以拱橋承載力降低控制在10%為界限，單肢拱初應(yīng)力系數(shù)應(yīng)控制在0.3，啞鈴型和四肢格構(gòu)型拱初應(yīng)力系數(shù)控制在0.6。l在開(kāi)展初應(yīng)力對(duì)鋼管混凝土拱橋承載力計(jì)算時(shí)，必需思索幾何非線(xiàn)性的影響，即應(yīng)同時(shí)按資料非線(xiàn)性和幾何非線(xiàn)性分析，否那么結(jié)果偏大。鋼管初應(yīng)力對(duì)拱橋構(gòu)造行為及承載力的影響研討v經(jīng)過(guò)對(duì)單肢、啞鈴型和格構(gòu)型鋼管混凝土拱橋思索鋼管初應(yīng)力的極限承載力分析，運(yùn)用回歸分析法得到了三種截面型式的承載力影響系數(shù)

6、計(jì)算公式，為今后鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)提供了根據(jù)。21.0 0.16800.2875pk啞鈴型承載力影響系：1.0 0.1429pk0.948 0.1148pk四肢格構(gòu)型承載力影響系數(shù)：?jiǎn)沃休d力影響系數(shù)：u進(jìn)展了長(zhǎng)期五年的收縮徐變室內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)和實(shí)橋測(cè)試，根本摸清了鋼管混凝土徐變及其應(yīng)力重分布規(guī)律，建立了思索鋼管約束的徐變系數(shù)和應(yīng)力重分布計(jì)算方法和公式。 大直徑鋼管混凝土收縮、徐變特性研討大直徑鋼管混凝土收縮、徐變特性研討)1(1),(0kEEtcs鋼管混凝土鋼管混凝土收縮徐變實(shí)驗(yàn)收縮徐變實(shí)驗(yàn))1(),(00ktsccs)1(),(00ktksccc思索約束的思索約束的徐變系數(shù)徐變系數(shù)壓應(yīng)力壓應(yīng)力

7、拉應(yīng)力拉應(yīng)力 鋼管混凝土鋼管混凝土收縮徐變實(shí)驗(yàn)收縮徐變實(shí)驗(yàn)重慶交通大學(xué)重慶交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室大直徑鋼管混凝土收縮、徐變研討 u根據(jù)混凝土收縮徐變線(xiàn)性計(jì)算實(shí)際中按齡期調(diào)整有效模量法，用鋼管砼組合截面實(shí)際，并思索鋼管約束的徐變系數(shù)，重新推出了適宜于鋼管砼徐變計(jì)算的按齡期調(diào)整有效模量法 00011,1,tdtttdEEd 0001,tttEE 01,EEt0,011,1tte式中 稱(chēng)為按齡期調(diào)整的有效模量Eu進(jìn)展了鋼管混凝土拱橋節(jié)段、實(shí)橋溫度場(chǎng)測(cè)試和穩(wěn)定模型實(shí)驗(yàn)，提出了溫度分析計(jì)算模型和公式以及溫度、非線(xiàn)性等要素影響下鋼管混凝土拱橋靜力、穩(wěn)定性分析方法。 鋼管混凝土拱橋溫度場(chǎng)研討試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂傮w布置圖

8、 u鋼管混凝土截面溫度分布函數(shù)如下：DyDDyDyDDyDyDyTTDyTT32,4 . 06 . 0326,38. 16 . 48 . 360,168. 10200式中： y 為計(jì)算點(diǎn)沿截面直徑方向至混凝土外表的間隔； D 為混凝土的直徑； T0 為鋼管混凝土構(gòu)造混凝土沿截面直徑方向的最大溫差值。鋼管混凝土拱橋溫度場(chǎng)研討 u鋼管混凝土截面溫度梯度表示圖：T0 DT0.72T0 0.2T0 D/62D/3鋼管混凝土構(gòu)造截面混凝土溫度梯度鋼管混凝土拱橋溫度場(chǎng)研討 鋼管混凝土構(gòu)造節(jié)點(diǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)研討針對(duì)主管與支管相銜接的節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了多組模型實(shí)驗(yàn)提出了鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的合理構(gòu)造方式引薦了確定節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中

9、系數(shù)和預(yù)估節(jié)點(diǎn)疲勞壽命的方法裂紋擴(kuò)展方向鋼管砼節(jié)點(diǎn)疲勞試件大樣鋼管砼節(jié)點(diǎn)疲勞試件大樣相貫線(xiàn)處單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格圖相貫線(xiàn)處單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格圖鋼管混凝土構(gòu)造節(jié)點(diǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)研討測(cè)測(cè) 點(diǎn)點(diǎn)5354555657585960空心管空心管試試 件件21.9511.672.5213.2922.5413.011.8211.20鋼管混凝土鋼管混凝土試試 件件16.8713.329.9013.5917.8013.548.4813.35鋼管混凝土試件與空心管試件在支管中截面處應(yīng)力比較單位：MPa 鋼管混凝土構(gòu)造節(jié)點(diǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)研討02468101252137536985 100 114 128 140 150 160 170位置（)

10、SCF鋼管混凝土試件空心鋼管試件鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)與空心節(jié)點(diǎn)在支管相貫線(xiàn)處的SCF比較 /H H鋼管砼節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式鋼管混凝土構(gòu)造節(jié)點(diǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)研討接受剪應(yīng)力的管板節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)疲勞強(qiáng)度可采用80MPa三組試件鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度修正系數(shù)試件節(jié)點(diǎn)類(lèi)型疲勞壽命(104)疲勞強(qiáng)度（MPa)疲勞強(qiáng)度修正系數(shù)鋼管砼節(jié)點(diǎn)(試驗(yàn)值)空心管節(jié)點(diǎn)（AWS）XCFJ1N26354.4423.242.34XCFJ2Y10660.0129.632.02XCFJ3N29354.4422.582.41鋼管混凝土構(gòu)造節(jié)點(diǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)研討管內(nèi)混凝土脫空對(duì)承載力影響研討鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討lQ235鋼配C40級(jí)

11、混凝土lQ345鋼配C40C60級(jí)混凝土lQ390鋼配C60級(jí)及以上的混凝土)/235(90/yftD鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討l引薦值:D/t=35鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討跨高比分布圖跨高比分布圖鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討0/94120.58lHkke鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討212000.2 0.010.011.2Hkkll啞鈴式截面高度啞鈴式截面高度( (公路公路-級(jí)級(jí)) )啞鈴式截面高度啞鈴式截面高度( (公路公路-級(jí)級(jí)) )鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討212000.2 0.0

12、10.011.2Hk kll桁架式截面高度桁架式截面高度( (公路公路-級(jí)級(jí)) )桁架式截面高度桁架式截面高度( (公路公路-級(jí)級(jí)) )鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討0.0015681/0.3445llle鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討一類(lèi)一類(lèi)二類(lèi)二類(lèi)三類(lèi)三類(lèi)四類(lèi)四類(lèi)五類(lèi)五類(lèi)六類(lèi)六類(lèi)橋道系梁橋道系梁( (板板) )簡(jiǎn)支于簡(jiǎn)支于蓋梁上蓋梁上橋道系梁橋道系梁( (板板) )與吊桿與吊桿橫梁鉸接橫梁鉸接 橋道系梁橋道系梁( (板板) )與橫梁與橫梁先簡(jiǎn)支后延先簡(jiǎn)支后延續(xù)剛接續(xù)剛接 橫梁之間用橫梁之間用加勁縱梁延加勁縱梁延續(xù)貫穿，縱續(xù)貫穿，縱梁簡(jiǎn)支于肋梁簡(jiǎn)支于肋間橫梁之上間橫梁之上

13、橫梁之間用橫梁之間用加勁縱梁延加勁縱梁延續(xù)貫穿，縱續(xù)貫穿，縱梁與拱肋固梁與拱肋固接，構(gòu)成剛接，構(gòu)成剛梁剛拱梁剛拱 橫梁之間現(xiàn)橫梁之間現(xiàn)澆橋面板構(gòu)澆橋面板構(gòu)成整體橋面成整體橋面系系 鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討u可以防止因吊桿不測(cè)引起艱苦平安事故可以防止因吊桿不測(cè)引起艱苦平安事故u活載能往遠(yuǎn)處傳送，吊桿、橫梁和拱圈受力好活載能往遠(yuǎn)處傳送，吊桿、橫梁和拱圈受力好鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討雙向鉸接雙向鉸接設(shè)置球鉸設(shè)置球鉸鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討有意加長(zhǎng)短吊桿長(zhǎng)度有意加長(zhǎng)短吊桿長(zhǎng)度鋼管混凝土拱橋構(gòu)造設(shè)計(jì)與合理構(gòu)造方式研討吊扣合一鋼管混凝土拱橋施工關(guān)鍵技術(shù)研討管內(nèi)砼的設(shè)計(jì)及灌注工藝提出了化學(xué)自應(yīng)力砼微膨脹技術(shù)；研討了大直徑鋼管砼的灌注工藝；構(gòu)成了“大跨徑鋼管砼拱橋管內(nèi)砼施工工法?；炷凉嘧?shí)驗(yàn)安裝總體設(shè)計(jì)圖混凝土灌注實(shí)驗(yàn)安裝總體設(shè)計(jì)圖 鋼管