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钢管-钢管混凝土复合拱桥是基于降低拱桥恒载比例、提高结构稳定性和减小地震作用而提出的关于拱桥结构形式的新构想,该种结构形式结合了钢拱桥自重轻和钢管混凝土拱桥刚度大的特点,符合拱桥的结构受力要求,是拱桥向更大跨径发展的一种选择。本文以清江石化桥为依托工程,主要进行了两方面的工作:一是利用有限元程序建立了该桥的空间计算模型研究了钢管一钢管混凝土复合拱桥的稳定性能,分析了不同参数对于该类拱桥稳定性能的影响;另一方面结合清江石化桥的施工过程,对拱桥的拖拉法施工进行了研究,分析了清江石化桥的施工过程,并提出了一些对工程设计和施工的有益的建议。主要内容如下:
1.对拱桥稳定问题的求解方法进行了介绍,总结了国内外规范对于拱桥稳定的规定;
2.应用有限元软件建立了钢管一钢管混凝土复合拱桥的计算模型,对其进行了弹性稳定研究。在对清江石化桥弹性稳定分析的基础上,对钢管一钢管混凝土复合拱桥和传统钢管混凝土拱桥的稳定性能进行了比较,讨论了不同的混凝土灌注高度对于全桥稳定性的影响;此外,本文还讨论了横撑布置对于稳定性的影响,提出了一些对工程设计有益的建议;
3.大跨度拱桥具有显著的非线性行为及容易发生失稳破坏的力学特征,几何非线性和材料非线性对于拱桥的稳定极限承载能力有着较大的影响。本文对清江石化桥进行了双线性有限元分析,并在此基础之上,讨论了拱肋侧倾角对于稳定极限承载能力的影响;
4.结合清江石化桥的施工过程,对拖拉法施工在拱桥架设中的应用进行了分析,为该方法在今后同类型施工中的应用提供了一些积极的建议。