懸索橋鋼管混凝土橋塔受力及粘結滑移性能試驗研究.pdf

1、鋼管混凝土結構因其塑性及韌性好、結構承載力高等特點,在現代建筑工程結構中如大跨度橋梁、高層建筑結構得到越來越多的應用。劉家峽懸索橋采用鋼管混凝土結構橋塔,是國內鋼管混凝土橋塔首次在大跨度懸索橋上的應用。而國內外對鋼管混凝土結構的受力及粘結滑移性能研究尤其是大跨度斜拉橋、懸索橋中鋼管混凝土橋塔的研究較少。本文依據理論計算和劉家峽懸索橋橋塔節(jié)段模型試驗,主要研究采用鋼管混凝土結構的大跨度懸索橋塔在實際施工工況下及運營過程中的受力狀況,以及大

2、直徑鋼管混凝土結構在承受較大豎向荷載及彎矩時的粘結滑移性能。
　　運用通用有限元軟件ANSYS進行有限元仿真模擬計算,按照1:5的比例制作劉家峽大橋橋塔頂部節(jié)段鋼管混凝土受壓試驗模型及粘結滑移試驗模型。在總結國內外學者對鋼管混凝土結構受力性能及粘結滑移性能研究成果的基礎上,結合鋼管混凝土結構及大跨徑懸索橋相關計算原理,選用合適的鋼管及核心砼的應力-應變關系本構模型,對懸索橋橋塔模型在不同端板厚度、不同索鞍尺寸及索鞍偏心距離下的受力

3、情況進行分析。
　　在懸索橋鋼管混凝土橋塔結構的有限元仿真模擬過程中,參考已有鋼管混凝土結構的研究成果,探討了鋼管混凝土結構有限元分析中的相關問題,如鋼管與混凝土的單元類型選擇、鋼管與混凝土結構的應力-應變本構模型的選擇、網格劃分密度、接觸單元的設置、收斂控制等問題,合理模擬鋼管混凝土結構的受力性能及粘結滑移性能。依據橋塔的實際受力情況,包括施工過程中的索鞍頂推時橋塔的受力情況,分別在不同偏心距下對鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型施加等比例

4、荷載,研究軸心及偏心受壓時鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型的應力及位移隨荷載的變化規(guī)律,同時研究了不同端板厚度下鋼管混凝土橋塔模型縱向的應力、位移變化特性,考察了大直徑鋼管混凝土橋塔的力學性能。
　　根據劉家峽懸索橋鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型推出試驗結果,發(fā)現粘結應力大體上沿橋塔模型縱向為指數分布。鋼管混凝土橋塔節(jié)段模型的推出試驗測得的粘結破壞荷載及粘結破壞時的位移與鋼管混凝土橋塔模型非線性有限元計算結果比較發(fā)現,試驗測得數據較理論計算值大,但