鋼管初應(yīng)力及管內(nèi)砼徐變對四肢格構(gòu)型鋼管砼拱橋承載力影響研究.pdf

1、鋼管混凝土是在薄壁鋼管中填充混凝土而形成的一種復(fù)合材料。其具有承載力大、施工快捷、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁工程尤其是拱橋中得到廣泛應(yīng)用。 目前已建及在建的大跨徑鋼管混凝土拱橋大都采用四肢格構(gòu)型截面。大跨徑鋼管混凝土拱橋施工多采用無支架吊裝法、轉(zhuǎn)體施工法架設(shè)空鋼管拱肋，合攏后再逐根澆筑管內(nèi)混凝土，此施工方法下，鋼管在與混凝土形成復(fù)合截面之前，因承受自重和濕混凝土重量，不可避免地會(huì)產(chǎn)生初應(yīng)力。鋼管初應(yīng)力使鋼管屈服提前，從而影響到鋼管

2、混凝土拱橋的承載力，在極限承載力分析中應(yīng)予以考慮。 與普通混凝土一樣，鋼管混凝土中核心混凝土的徐變會(huì)對結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能產(chǎn)生一定影響。對于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)來說，隨著徐變發(fā)展，鋼管應(yīng)力不斷增加，核心混凝土則不斷卸載，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布。作為鋼管混凝土拱橋分析的基本問題之一，其對結(jié)構(gòu)極限承載力的影響研究還不夠充分。 針對上述問題，本文在大量收集已有研究資料上，開展了以下幾方面工作： (1)對拱橋極限承載力計(jì)算方法進(jìn)行了

3、探討，選取了合適的鋼材與核心混凝土本構(gòu)關(guān)系，在綜合考慮幾何非線性與材料非線性的基礎(chǔ)上分析鋼管混凝土拱橋的極限承載力； (2)在矩陣位移法的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼管混凝土拱橋達(dá)到極限承載力時(shí)拱圈截面受力特點(diǎn)，為綜合考慮鋼管初應(yīng)力及鋼管與核心混凝土之間套箍效應(yīng)的影響，綜合應(yīng)用了包含初應(yīng)力的實(shí)體一空間梁單元和空間梁單元來計(jì)算啞鈴型鋼管混凝土拱橋承載力，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序； (3)通過比較確定了合適的徐變計(jì)算模式，在此基礎(chǔ)上，對所編程

4、序進(jìn)行了試驗(yàn)數(shù)據(jù)及第三方程序驗(yàn)證，結(jié)果顯示，程序計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)及第三方程序結(jié)果均吻合良好： (4)利用某已建下承式鋼管混凝土拱橋作為算例，建立了鋼管混凝土拱橋有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析。計(jì)算主要分析了非線性、鋼管初應(yīng)力、混凝土灌注順序及核心混凝土徐變四方面因素對拱橋極限承載力的影響，結(jié)果表明，對于鋼管混凝土拱橋極限承載力計(jì)算，應(yīng)同時(shí)考慮雙重非線性影響；鋼管初應(yīng)力將導(dǎo)致拱橋極限承載力下降；在進(jìn)行極限承載力分析時(shí)，可不考慮不同混凝土