中承式钢管混凝土系杆拱桥有限元计算分析开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

舟山群岛岱山江南大桥是岱山高亭至江南公路上的一座重要桥梁，全长599.04m，起点桩号k0 785.02，桥跨布置为2.02m（桥台） 5×20m 4×20m 4×20m 192m 2×20m 5.02m（桥台），江南大桥主桥采用中承式钢管混凝土桁架拱桥，主桥净跨径192m，理论矢高38.4m。

两桁拱肋拱轴线中心距15.8m。两桁拱肋均采用四根主钢管形成，单桁拱肋为平行四边形，弦管外径φ700mm，壁厚分两种，拱脚段弦管及拱顶（6.952m范围）上弦管为t=14mm。拱肋为空腹拱，设上下平联及腹杆，平联及腹杆均采用空心钢管，与拱肋固结。主拱采用钢管混凝土结构，主弦钢管内灌注c50微膨胀自密实高强混凝土，其他钢管均为空管结构。

2. 研究的基本内容与方案

针对江南大桥这一典型的中承式钢管混凝土系杆拱桥，使用MIDAS-Civil软件建立江南大桥的空间有限元模型，计算5个重要的营运荷载组合工况（恒载、车辆活荷载、温升、温降等的组合）的结构响应。系统深入分析营运典型工况下江南大桥整体的位移、内力和应力特点，为长期健康监测系统传感器布设设计奠定基础。

江南大桥的合理、准确的有限元模型对计算分析至关重要，使用MIDAS-Civil软件建立江南大桥的空间有限元模型过程中，必须考虑大桥的结构特点进行相应的模拟，并结合实时健康监测系统的测试物理量重点分析吊杆力、拱脚处内力、桥面系的相对位移：吊杆作为中、下承式拱桥的主要传力构件，发挥着将桥面系荷载及车辆荷载传递给拱肋的关键作用，其单个构件的健康状况与拱桥整体的安全状况密切相关；中承式拱桥桥面以上的拱肋部分以受压为主，钢材和套箍混凝土的抗压强度能得到充分发挥，而大桥两端拱脚截面的负弯矩很大，一般采用外包混凝土箱形截面，在自重增加有限的情况下可显著改善拱脚段的受力，又对拱脚段起到防腐作用；江南大桥整体属高柔吊桥，桥面挠度反映了结构承受破坏性荷载的能力，是结构安全性评估的重要指标。

3. 研究计划与安排

第1~3周根据任务书要求，撰写开题报告，完成英文文献翻译；

第4周阅读、消化江南大桥的资料和图纸；

第5周学习使用midas-civil空间有限元软件，完成若干例题；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈宝春.钢管混凝土拱桥发展综述[j].桥梁建设,1997(2).

[2]韦立林,谢开仲,秦荣,钢管混凝土拱桥吊杆索力测试与有限元分析[j]，中外公路，2007，27（2），66~69

[3]陈宝春,叶琳.我国混凝土拱桥现状调查与发展方向分析[j].中外公路,2008(2).