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摘 要

本文从钢管混凝土拱桥的发展史和理论应用现状，分析其利弊，并展望其未来发展方向。主体内容验算的是新张公路桥钢管混凝土系杆拱桥上部结构，论文先陈述了桥梁概况和迈达斯计算模型，列出了技术标准和设计规范。验算主要是整体静力计算，包括施工阶段划分和模型的建立要点。然后分别对拱肋、系梁和吊杆进行持久状况承载力极限状态验算，对拱肋和系梁进行持久状况正常使用极限状态验算。拱肋承载力极限状态验算选取拱脚截面、跨径L/4截面、拱顶截面，分别验算单圆管和哑铃截面的轴心抗压强度和偏心抗压强度。系梁持久状况正常使用极限状态验算从正截面抗裂、斜截面抗裂和构件应力验算三方面展开。经过验算，得出了设计满足要求的结论。最后总结设计过程的总结，同时感谢帮助我的师长。

关键词：钢管混凝土 承载力极限状态 正常使用极限状态

Design of Superstructure of a CFST tied-arch bridge

Abstract：This thesis briefly introduces the development, application status of CFST arch bridge in our country and theoretical research, and development advantages, problems and future direction of development. The theme is to analyze the superstructure of Xin-Zhang highway bridge，a CFST tied-arch bridge. First is to introduce the basic situation and Midas calculation model, and list the technical standards and design specifications. The following is the main overall static calculation, including the transverse distribution coefficient, construction phasing. Then I check the ultimate limit states on the arch rib, tie beams and boom as well as serviceability limit states on arch rib and tie beams. As to the ultimate limit states, I select cross-section of the arch, section of L/4 span, checking axial compressive strength and eccentric compressive strength of single tube and dumbbell-shaped section. Serviceability limit states of the tie are checked from 3 aspects, containing cross-section crack-resistance, shear-cracking strength and component stress. In conclusion, the design satisfies the demand of the code. In the end, I sum up process of the design, and give my sincerity appreciation and great respect to tutors.

Keywords：CFST ultimate limit state serviceability limit state

目录

1、 绪论 1

1.1钢管混凝土拱桥的发展史 1

1.2 钢管混凝土拱桥的应用和理论研究现状 1

1.3钢管混凝土拱桥的利弊 2

1.4 钢管混凝土拱桥的前景 3

1.5钢管混凝土拱桥结构中的控制参数 4

1.6设计要求: 5

1.7主要工作 5

2、 桥梁概况 6

2.1总体布置 6

2.2主要断面图 8

2.3技术标准及设计规范 8

2.3.1技术标准 8

2.3.2规范及规程 9

2.4设计荷载 9

2.5主要材料及性能 10

2.5.1混凝土 10

2.5.2普通钢筋及钢材 11

2.5.3预应力钢材 11

2.6实际施工阶段划分 11

3、 计算模型 13

3.1计算模型的简化说明 14

3.2截面特性 15

3.3单元类型 23

3.4边界条件 23

3.5荷载模拟 24

3.5.1荷载说明 24

3.5.2荷载工况及荷载组合 24

3.6施工工序 25

4、 持久状况承载能力极限状态计算 26

4.1、拱肋承载能力极限状态验算 26

4.1.1拱肋强度承载力验算 26

4.1.2拱肋稳定承载力验算 31

4.2系梁承载能力极限状态验算 31

4.3吊杆承载能力极限状态验算 32

5、 持久状况正常使用极限状态验算 33

5.1拱肋正常使用极限状态验算 33

5.2系梁正常使用极限状态验算 34

5.2.1正截面抗裂验算 34

5.2.2斜截面抗裂验算 35

5.2.3持久状况构件应力验算 35

6、 结论 36

致谢 37

参考文献： 39

绪论

1.1钢管混凝土拱桥的发展史

在十九世纪三十年代，前苏联最先修建了钢管混凝土拱桥，开启了此桥型的先河。然而由于施工方法是在满堂支架上拼装拱肋预浇端，其施工优势并未体现。四川旺苍大桥是我国的第一座钢管混泥土拱桥，建成于1990年。之后钢管混凝土拱桥由于其固有的优势和适应我国的交通基础建设国情，得到雨后春笋般的发展。其原因归结如下：第一，从基本国情上讲，拱桥作为我国的主桥型，其历史源远流长，相关桥梁技术接近、甚至有些方面已处于国际先进水平。但是由于无法大量使用钢结构，我们主要修建的是圬工桥和钢筋混凝土拱桥。相比较而言，这两张材料强度低，并且施工方法也无法革新，这就限制了大跨径拱桥的发展。对于钢管混凝土，由于处于三向受压状态，核心混凝土具有更高的抗压强度和压缩变形能力。在我国大力加强交通基础设施建设的大背景下，无疑给拱桥的发展注入了新的活力，所以其在在众多适合修建拱桥的地方得到大量应用。第二，理论实践上，钢管混凝土在其他土建行业的应用不断发展，其相对先进的理论研究为其应用于拱桥奠定了坚实的理论基础和工程实践基础。第三，经济上，钢管混凝土结构由于施工用钢的减少量大于结构用钢量的增加量，工程实际用钢量并没有大量上升。其施工机械化和装配化水平提高，人工费降低，经济效益较为乐观。此外，在美丽中国的背景下，桥梁美学日益得到突出。极具美学价值的拱桥结合钢管混凝土显得更加轻巧，更能彰显我国优秀的传统文化。其中，中承式、下承式等形式在城市桥梁中更受欢迎。这是钢管混凝土拱桥最好的时代。

1.2 钢管混凝土拱桥的应用和理论研究现状

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