鋼管混凝土無鉸拱出平面徐變穩(wěn)定分析.pdf

1、鋼管混凝土拱橋由于其承載力大、跨越能力強(qiáng)、施工便捷經(jīng)濟(jì)、造型美觀等優(yōu)點在我國得到較為廣泛的應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計,中國自1990年建成第一座鋼管混凝土拱橋以來,已建成鋼管混凝土拱橋300余座,最大跨徑已超過500米?？鐝降脑龃髮?dǎo)致鋼管混凝土拱肋出平面徐變穩(wěn)定問題日益突出。結(jié)構(gòu)的徐變穩(wěn)定問題分為兩類:第一類為結(jié)構(gòu)在準(zhǔn)永久荷載組合作用下由于時效作用的影響,在某一臨界時刻發(fā)生失穩(wěn);第二類為由于時效作用降低了結(jié)構(gòu)的安全儲備,使其在基本荷載組合(或偶

2、然荷載組合)作用下發(fā)生失穩(wěn)?，F(xiàn)有兩部鋼管混凝土拱橋地方標(biāo)準(zhǔn)(2011年)均未考慮拱肋出平面徐變穩(wěn)定問題。而相關(guān)研究剛剛起步,缺乏具有普適性的參數(shù)分析,且未提出相應(yīng)的設(shè)計公式。
　　本文利用ABAQUS建立圓形截面鋼管混凝土拋物線單拱肋有限元模型,通過UMAT程序?qū)BAQUS進(jìn)行二次開發(fā),將EC2模型與逐步積分法引入ABAQUS考慮核心混凝土的時效作用。同時將考慮約束作用的混凝土本構(gòu)引入ABAQUS考慮高應(yīng)力狀態(tài)下的混凝土材料非線

3、性。用數(shù)值方法驗證二次開發(fā)UMAT程序在預(yù)測鋼管混凝土構(gòu)件長期變形時的正確性。通過與已有試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗證了有限元模型在分析拱肋出平面穩(wěn)定承載力時的可靠性。
　　基于所建立的有限元模型,對圓形截面鋼管混凝土拋物線單拱肋的第一類與第二類徐變穩(wěn)定問題進(jìn)行分析。分析長細(xì)比、跨矢比、含鋼率、加載齡期、混凝土強(qiáng)度等級、鋼材強(qiáng)度等級、荷載等級等參數(shù)對拱肋徐變穩(wěn)定性的影響。分析發(fā)現(xiàn),含鋼率、加載齡期是影響拱肋第一類徐變穩(wěn)定性能的主要參數(shù);含

4、鋼率、鋼材強(qiáng)度等級、長細(xì)比、荷載等級是影響拱肋第二類徐變穩(wěn)定性能的主要參數(shù)?；诜治鼋Y(jié)果提出拱肋第一類與第二類徐變穩(wěn)定承載力降低系數(shù)公式。
　　同時,考慮到桁式鋼管混凝土拱橋拱肋核心混凝土分管灌注的特點,分析施工過程對不同荷載等級下不同長細(xì)比、跨矢比、含鋼率的四肢桁式拱肋徐變穩(wěn)定承載力的影響。分析發(fā)現(xiàn),兼顧施工過程與時效作用后,拱肋第二類徐變穩(wěn)定承載力降低系數(shù)進(jìn)一步增大,且荷載等級越高、長細(xì)比越大、含鋼率越小,該系數(shù)的增加幅度越明