[雙語翻譯]外文翻譯--混凝土填充鋼管拱肋的幾何非線性和長期性能（譯文）

1、中文 中文 6500 字 文獻(xiàn)出處： 文獻(xiàn)出處：Bradford M A, Pi Y L. Geometric Nonlinearity and Long-Term Behavior of Crown-Pinned CFST Arches[J]. Journal of Structural Engineering, 2015, 141(8):04014190.混凝土填充鋼管拱肋的幾何非線性和長期性能 混凝土填充鋼管拱肋的幾何非線性和長

2、期性能Mark Andrew Bradford, and Yong-Lin Pi【摘要】混凝土填充鋼管拱肋時常用在工程結(jié)構(gòu)中，尤其是橋梁建設(shè)中。在某些情形中，為了改善其建設(shè)和運(yùn)輸過程，采用曲線形鋼管預(yù)制并運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，隨后在拱頂處合龍形成一個鉸，形成拱頂鉸接的拱肋。未凝結(jié)的混凝土隨之泵送進(jìn)入鋼管，并在反應(yīng)后經(jīng)歷收縮徐變，形成混凝土核心。拱本文研究了對頂鉸圓鋼管混凝土拱肋而言，在承受持久的集中荷載時，幾何非線性對其長期面內(nèi)特性的影響，

3、并提出了對非線性響應(yīng)和屈服荷載的分析手段。研究表明，幾何非線性顯著影響頂鉸鋼管混凝土拱肋的長期特性。通過非線性分析所得長期變形大于線性分析結(jié)果，其差異可能很大以至于顯著降低了頂鉸鋼管混凝土拱肋正常使用極限狀態(tài)的（剛度）儲備。非線性分析也預(yù)測了在此類拱中軸力和彎矩的長期顯著增長，這有別于線性分析的結(jié)果：三鉸拱無軸力彎矩的長期變化，單鉸拱變化不顯著。研究還發(fā)現(xiàn)此類拱的非線性長期面內(nèi)屈服荷載比線性分析的同類值要小。因此，幾何非線性和核心混凝土

4、收縮徐變可能降低頂鉸鋼混混凝土拱長期在正常使用極限狀態(tài)的（剛度）儲備。為確定此類拱長期的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和壓屈，非線性分析也是需要的。DOI：10.1061/（ASCE）ST.1943-541X.0001163.©2014 American Society of Civil Enginers.【關(guān)鍵詞】拱；壓屈；混凝土核心；混凝土填充鋼管；徐變；長期；非線性；收縮；時間相關(guān)性；組合結(jié)構(gòu)。【前言】 由于混凝土填充鋼管節(jié)段有大量優(yōu)勢，該類

5、拱時常用在工程結(jié)構(gòu)中，尤其是橋梁建設(shè)中（Pi et al.2012） 。在某些情形中，鋼管混凝土拱肋以兩段分離式曲線形鋼管預(yù)制以降低拱肋尺寸，這樣滿足運(yùn)輸要求，隨后在施工現(xiàn)場，兩個節(jié)段在拱頂處合龍。未凝結(jié)的混凝土采用高壓泵送進(jìn)入鋼管，并在反應(yīng)后形成混凝土核心。拱頂節(jié)點相對于鋼管混凝土拱 rib，一般明顯偏弱，所以在結(jié)構(gòu)上可簡化為一個鉸。由于存在鉸接頂點，這類拱肋被認(rèn)為對基礎(chǔ)變位的有害效應(yīng)并不敏感。已知由于核心混凝土的收縮徐變（Bradf

6、ord and Gilbert 2006；Braford et al.2007,2011；Pi et al.2011） ，兩端鉸接的整體鋼管混凝土拱肋的變形在持久荷載下會持續(xù)增長?？紤]拱頂鉸，兩端鉸接的整體鋼管混凝土拱肋就變成了頂鉸拱肋（如三鉸拱和單鉸拱） 。鉸接頂點能傳遞剪力和法向力，但因為拱段能關(guān)于鉸接點作左右轉(zhuǎn)動，它不能抵抗彎矩。因此，在頂鉸拱的彎矩分布和兩端鉸接的整體拱肋大大不同，且前者變形遠(yuǎn)大于后者（Pi and Brafor

7、d 2013） 。結(jié)果，拱頂鉸可能使前者相較后者更易受非線性變形的影響。幾何非線性與核心混凝土收縮徐變間長期的相互作用將對頂鉸鋼管混凝土拱肋的長期結(jié)構(gòu)響應(yīng)至關(guān)重要，同時需要非線性分析準(zhǔn)確預(yù)測它在持久荷載下的長期響應(yīng)。傳統(tǒng)的長期線性分析將不能充分確定它的變形和內(nèi)力（Gilbert and Ranzi 2011） 。于是關(guān)于幾何非線性是如何影響頂鉸鋼管混凝土拱肋的長期分析在確定其受力響應(yīng)時是必須的。頂鉸鋼管混凝土拱肋長期的壓屈特性可能不同于

8、兩端鉸接的整體拱肋。首先，非線性長期壓屈決定了較薄的兩端鉸接整體拱肋發(fā)生面內(nèi)失穩(wěn)。而拱肋厚時，線性長期壓屈分析公式[ACI 1982;Standards Austrlia（SA）2009；Bazant and Cedolin 2003； Gilbert and Ranzi 2011 ]：此時，t 為時間，d 為水化所需 35 天， 代表最終收縮應(yīng)變。由于鋼管阻礙了核心混凝土水化熱的散失，本文采用由 Uy（2011）試驗所得的最終收縮應(yīng)變

9、的大小，即=340× 。 6 10?因為必須考慮頂鉸的影響，采用圖 1 中的半拱定義邊界條件。對三鉸拱和單鉸拱，當(dāng)θ=0 時給出以下靜力邊界條件：，且對三鉸拱有， ，另外，對三鉸拱和單鉸拱必要的動力邊界條件有，當(dāng) ， ；當(dāng) ，且對單鉸拱有， ，在式 1 和式 2 中， 為有效軸向剛度，其中 和 分別為鋼管和核心混凝土的橫截面面積， 為與時間相關(guān)有效橫截面回轉(zhuǎn)半徑，主軸方向定義如下：此時，有效抗彎剛度 ，其中 和 分別為鋼管和核