钢管混凝土拱桥极限承载力分析.pdf

摘要 摘 要 钢管混凝土应用于拱桥同时解决了拱桥材料高强化和拱圈施工轻型化的两 大问题，使得拱桥的跨径得以增大，所以钢管混凝土拱桥近年来得到迅猛发展。 但随着跨度的增大，稳定极限承载力问题成为制约其发展的主要因素之一。依 据原桥进行模型试验，研究稳定极限承载力，固然可以比较真实地反映结构的 极限承载力，但试验费用昂贵，所以采用计算机进行数值模拟成为进行理论研 究的一种重要手段。 本文在前人对钢管混凝土组合材料进行大量实验所得的钢管混凝土统一理 论的基础上，采用多线性随动强化模型模拟钢管混凝土材料，同时考虑几何和 材料的双重非线性影响，利用有限元方法对钢管混凝上拱桥进行了极限承载力 分析。首先阐述了有限元法进行几何非线性和材料非线性分析必须考虑的相关 问题，并介绍了有限元分析的一般解法：牛顿迭代法和增量法。其后采用大型 通用有限元软件ANSYS进行实例分析，用实例说明在计算钢管混凝土拱桥的极 限承载力时进行双重非线性分析的必要性。 在实例分析中首先对一钢管混凝土肋拱试验模型使用梁单元模拟，分别进 行几何非线性和双重非线性分析，结果表明，对钢管混凝土拱桥只进行几何非 线性分析是不够的。双重非线性分析结果与实验值及其它文献计算结果相比较， 说明了本文计算方法的可行性。接着利用本方法对一具体桥梁实例进行极限承 载力的非线性分析，得到了在加载过程中钢管混凝土拱肋及其它构件的内力变 化过程。在进行极限承载力的分析过程中对桥梁结构施加不同初始几何缺陷， 得出结论：在施工中必须将施工偏差控制在规范允许的范围之内。另外针对本 桥例，考虑横向风荷载计算其面内极限承载力，表明风载对本桥面内极限承载 力影响很小。以风载为变载计算了本桥的横向极限承载力。 关键词：钢管混凝土拱桥极限承载力几何非线性材料非线性 Abstract Abstract of filled The concrete steel archesseries application tube(CFST)in two materialand arch highstrength simultaneouslybridgeproblems-using lightening the ofthearch of construction，so is lot CFST ability bridge’sspanimproved．A arch arebuilttonowwith ultimate bridges up longspans．The stabilitybearing ofCFSTarch is moreandmoreattentiontowimthe capacity bridgepaid span modelto test ultimate reliableand increasing．Bridge-basedstudy bearingcapacity,is effective。but谢th simulationis research lligh