鋼管初應(yīng)力對圓形鋼管混凝土拱承載力影響及試驗方案研究.pdf

1、近20年內(nèi)，鋼管混凝土拱橋在我國已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在目前已建和在建的大跨徑鋼管混凝土拱橋，其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，按此方法施工，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，從而影響到鋼管混凝土拱橋的承載力。
　　 本文開展了初應(yīng)力對鋼管混凝土拱橋承載力的影響計算，同時為驗證計算的正確性和可靠性，針對性的設(shè)計了考

2、慮鋼管初應(yīng)力對其力學(xué)性能影響的試驗方案。主要研究工作如下：
　　 ①基于空間梁單元非線性幾何方程，運用了計入初應(yīng)力和初應(yīng)變的一般線彈性本構(gòu)關(guān)系的顯式切線剛度矩陣，為本文研究鋼管初應(yīng)力對鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響奠定了理論基礎(chǔ)；
　　 ②在收集和總結(jié)國內(nèi)外鋼管混凝土的本構(gòu)關(guān)系后，合理的選取了鋼管和混凝土的本構(gòu)關(guān)系，采用空間梁單元來計算極限承載力；
　　 ③展了單肢鋼管混凝土拱橋在不同初應(yīng)力系數(shù)、不同矢跨比、不同

3、含鋼率、不同跨徑下的承載力及影響系數(shù)Kp的計算。結(jié)果表明，對于鋼管混凝土拱橋極限承載力計算，應(yīng)同時考慮雙重非線性影響；鋼管初應(yīng)力使鋼管混凝土拱橋極限承載力下降，具體降低幅度與初應(yīng)力系數(shù)、矢跨比、跨徑、含鋼率、幾何非線性等因素有關(guān)；含鋼率不變的情況下，隨著跨徑增大，初應(yīng)力對承載力的影響相對減小。以承載力下降10％為界限，單肢鋼管混凝土拱橋的鋼管初應(yīng)力系數(shù)不應(yīng)超過0.2。
　　 ④通過對單肢鋼管混凝土拱橋考慮鋼管初應(yīng)力的極限承載力分

4、析，應(yīng)用最小二乘法理論，在MATLAB下實現(xiàn)了不同跨徑、不同矢跨比的單肢鋼管混凝土拱橋承載力影響系數(shù)計算公式。
　　 ⑤為驗證理論計算，有針對性的開展了考慮鋼管初應(yīng)力影響的單肢鋼管混凝土模型拱設(shè)計，方案一為拱頂單點加載；方案二為四分點單點加載。
　　 ⑥針對兩個方案開展了不同初應(yīng)力系數(shù)、不同跨徑下的承載力計算，結(jié)果表明：拱項加載模型的極限承載力和影響系數(shù)Kp值要高于四分點加載模型拱。
　　 ⑦設(shè)計了整個模型的試驗