无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究.docx

无横撑钢管混凝土拱桥静动载试验研究
摘要：
本研究对一座无横撑钢管混凝土拱桥进行静动载试验，结合有限元分析，探究其结构力学行为及动强度特性，并分析其荷载承载能力和结构稳定性。试验结果表明，钢管混凝土拱桥的力学性能良好，具有较高的荷载承载能力和稳定性，同时其振动特性复杂，与传统的横撑结构存在明显区别。研究结果对钢管混凝土拱桥的设计和建造具有一定的参考价值。
关键词：钢管混凝土拱桥；静动载试验；荷载承载能力；结构稳定性；振动特性
Abstract：
Thisstudyconductedstaticanddynamicloadtestsonasteeltubereinforcedconcretearchbridge,combinedwithfiniteelementanalysis,toinvestigateitsstructuralmechanicalbehavioranddynamicstrengthcharacteristics,andanalyzeitsloadcarryingcapacityandstructuralstability.Thetestresultsshowedthatthemechanicalpropertiesofthesteeltubereinforcedconcretearchbridgeweregood,withhighloadcarryingcapacityandstability,anditsvibrationcharacteristicswerecomplex,whichdifferedsignificantlyfromthetraditionalbracingstructure.Theresearchresultshavecertainreferencevalueforthedesignandconstructionofsteeltubereinforcedconcretearchbridges.
Keywords:steeltubereinforcedconcretearchbridge;staticanddynamicloadtest;loadcarryingcapacity;structuralstability;vibrationcharacteristics
一、研究背景
钢管混凝土拱桥是一种采用钢管作为主体桥构件，并以混凝土为支撑材料的结构形式，其主要特点是桥的主体构件为钢管和混凝土的组合结构，横向刚度较大，对桥面上荷载的承载能力高。与传统的混凝土拱桥相比，其具有更好的延性和抗震性能，因此受到广泛关注。而无横撑钢管混凝土拱桥较为特殊，其结构形式不同于传统的横撑结构，因此其力学特性较为复杂，需要进一步研究。
二、研究内容
本研究选取一座无横撑钢管混凝土拱桥为研究对象，进行静动载试验，并结合有限元分析，探究其结构力学行为及动强度特性，并分析其荷载承载能力和结构稳定性。具体研究内容包括以下几方面：
1.静态荷载试验：通过在桥上加设不同荷载，观测桥的变形、裂缝和应力变化等情况，测量桥的位移、反力、沉降等参数，得到桥梁的荷载位移曲线和力学性能。
2.动态荷载试验：利用振动台对桥梁进行横向和纵向地震动力学试验，测量桥梁的地震反应，得到其动强度特性。
3.有限元分析：采用ANSYS软件进行有限元分析，计算桥梁的应力和变形情况，并与试验结果进行对比，探究其力学行为和力学特性。
4.荷载承载能力和结构稳定性分析：通过试验和有限元分析结果，计算桥梁的荷载承载能力和结构稳定性，比较其与国家规范要求和实际应用情况的差异。
三、研究方法
1.静态荷载试验方法：分别在桥的两端设置两个自由臂，通过水平和垂直法向荷载实现桥的静态荷载试验，采用激光位移测量系统可测得静态荷载试验中的桥梁下沉变化，通过反力测量得到荷载位移曲线。
2.动态荷载试验方法：使用振动台对桥梁进行横向和纵向地震动力学试验，测量桥梁的地震反应数据，得到地震反应谱和动态刚度等参数。
3.有限元分析方法：结合ANSYS软件，对桥梁进行有限元建模和分析计算，得到荷载下桥梁的应力、应变和变形等信息。
四、试验结果及分析
通过静态和动态荷载试验，得到了桥梁的荷载位移曲线和地震反应谱，同时通过有限元分析，得到了视场下钢管混凝土拱桥的应力分布和变形情况。研究发现，钢管混凝土拱桥的荷载承载能力较高，结构稳定性良好，但与传统横撑结构存在一定差异；同时，其振动特性复杂，存在多种模态，各模态振型表现不同，需要综合考虑。
五、结论及建议
通过本次研究，得到了一些有关无横撑钢管混凝土拱桥的重要结论和建议。研究结果表明，钢管混凝土拱桥具有良好的力学性能和强度特性，但其振动特性复杂，试验中还需继续深入探究；同时，在无横撑桥梁工程设计中，需要综合考虑桥梁结构稳定性、荷载承载能