摘 要

江南大桥主桥为中承式钢管混凝土桁架拱桥，主桥跨径192m，全桥共34根吊杆，两桁均采用4根主钢管形成平行四边形形式。大桥采用钢材制造主要承载结构，大大减轻了结构自重，同时钢管混凝土桁架式拱肋的结构形式也兼顾了大桥美观的要求。

本文针对江南大桥这一典型的中承式钢管混凝土桁架拱桥，借助桥梁专用分析软件MIDAS-Civil进行了有限元建模模拟计算。考虑大桥的结构特点进行相应的模拟，并结合预应力混凝土连续刚构桥运营期的典型病害，以及实时健康监测系统的测试物理量重点分析梁的沉降及拱肋、吊杆应力状态。计算了主桥在四种组合荷载作用下的吊杆应力、拱肋应力符合要求。

在本文研究计算结果验证了有限元模型的可靠性，所得的沉降值及应力值对江南大桥主桥监测方案的制定及监测结果的分析评价有较重要的指导意义。

关键词：中承式钢管混凝土桁架拱桥；结构监测；整体有限元分析

Abstract

Jiangnan bridge for half through bridge, concrete filled steel tubular truss arch bridge with main span 192 m, the whole bridge, a total of 34 rod, both girder with four main steel tube form a parallelogram form. Bridge is made of steel main bearing structure, greatly reduced the weight of the structure, the structure of concrete filled steel tubular truss arch rib featured at the same time also take into account the requirement of the bridge is beautiful.

Aiming at the typical jiangnan bridge of half through bridge concrete filled steel tubular truss arch bridge, with the help of a special bridge analysis software MIDAS - injured for the finite element modeling simulation. Consider the bridge structure characteristics of the corresponding simulation, and combining the typical disease of prestressed concrete continuous rigid frame bridge operation periods, and real-time health monitoring system of test parameters analyzed the settlement of beam and arch rib, the derrick stress state. To calculate the main span under four kinds of combination load derrick stress, arch rib stress meets the requirements.

In this article research results verify the reliability of the finite element model, the sedimentation value and main stress value of jiangnan bridge monitoring plan formulation and monitoring results of analysis and evaluation to have the important guiding significance.

Key Words:Half through bridge concrete filled steel tubular truss arch bridge; Structure of the monitoring；The integral finite element analysis

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1中承式钢管混凝土桁架拱桥概述 1

1.2江南大桥工程概况 2

1.3江南大桥历年监测资料总结 8

1.3.1拱肋钢管混凝土检查 8

1.3.2吊杆及拱脚混凝土专项检查 9

1.3.3 静载试验………………………………………… ……………… …………………………... 9

1.3.4动载试验………………………………………… …………………………………………....10

1.3.5 自振特性测试……………………………………………………………………………….. 10

1.4本论文主要研究内容………………………………………………………………………………..………..12 第二章 江南大桥有限元建模 13

2.1主要技术指标 13

2.2有限元模型 15

2.2.1本结构所用到的材料 15

2.2.2计算荷载 17

第三章 大桥整体有限元分析 18

3.1荷载组合 18

3.3主梁竖向位移、结构应力图结果与分析 25

第四章 总结与展望 29

4.1总结 29

4.2展望 29

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1中承式钢管混凝土桁架拱桥概述

近年来，国内外越来越多的混凝土梁式桥梁出现病害，从不断增多的桥梁病害报告中看出，桥梁病害问题已不容忽视，其中跨中结构的持续下挠和混凝土箱体的开裂是最为突出的问题，桥梁变形过大，不仅会导致桥面铺装破坏影响行车舒适度，还会破坏结构安全性甚至造成人员伤亡。突发性损伤由突发事件引起，损伤在很短的时间内达到甚至超过极限值；累积损伤则是一个缓慢积累的过程，当积累到一定程度的时候就会引起破坏，影响工程的安全和使用。桥梁健康监测能够对突发事件引起的损伤及时作出判断和警报，人们可以据此采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发其他事故；对于累积损伤，能够定期描述损伤状态和积累程度，以便根据情况采取相应措施。国内外发生的很多大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳加之监测养护措施跟不上，从而严重影响构件的承重能力和结构的使用。因此，采用科学先进的方法对桥梁结构健康进行长期自动监测显得非常必要和迫切的。

钢管混凝土是我国近年来桥梁建筑发展的新技术，具有自重轻、强度大、抗变形能力强等优点，这项技术能够较好地解决修建桥梁所需的用料省、安装质量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾，是大跨径拱桥的一种比较理想的结构材料。拱桥是一种极具美学欣赏价值的桥梁形式，在我国有着深厚的文化基础，钢管混凝土结构在拱桥中的应用，使拱桥更加轻巧，表现力也更强。