钢管初应力及管内砼徐变对四肢格构型钢管砼拱桥承载力影响研究-桥梁与隧道工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 钢管混凝土是在薄壁钢管中填充混凝土而形成的一种复合材料。其具有承载 力大、施工快捷、抗震性能好等优点，在桥梁工程尤其是拱桥中得到广泛应用。 目前已建及在建的大跨径钢管混凝土拱桥大都采用四肢格构型截面。大跨径 钢管混凝土拱桥施工多采用无支架吊装法、转体施工法架设空钢管拱肋，合拢后 再逐根浇筑管内混凝土，此施工方法下，钢管在与混凝土形成复合截面之前，因 承受自重和湿混凝土重量，不可避免地会产生初应力。钢管初应力使钢管屈服提 前，从而影响到钢管混凝土拱桥的承载力，在极限承载力分析中应予以考虑。 与普通混凝土一样，钢管混凝土中核心混凝土的徐变会对结构的力学性能产 生一定影响。对于钢管混凝土结构来说，随着徐变发展，钢管应力不断增加，核 心混凝土则不断卸载，从而导致结构内力重分布。作为钢管混凝土拱桥分析的基 本问题之一，其对结构极限承载力的影响研究还不够充分。 针对上述问题，本文在大量收集已有研究资料上，开展了以下几方面工作： (1)对拱桥极限承载力计算方法进行了探讨，选取了合适的钢材与核心混凝 土本构关系，在综合考虑几何非线性与材料非线性的基础上分析钢管混凝土拱桥 的极限承载力； (2)在矩阵位移法的基础上，根据钢管混凝土拱桥达到极限承载力时拱圈截 面受力特点，为综合考虑钢管初应力及钢管与核心混凝土之间套箍效应的影响， 综合应用了包含初应力的实体一空间梁单元和空间梁单元来计算哑铃型钢管混凝 土拱桥承载力，编制了相应的计算程序； (3)通过比较确定了合适的徐变计算模式，在此基础上，对所编程序进行了 试验数据及第三方程序验证，结果显示，程序计算结果与试验数据及第三方程序 结果均吻合良好： (4)利用某己建下承式钢管混凝土拱桥作为算例，建立了钢管混凝土拱桥有 限元模型进行计算分析。计算主要分析了非线性、钢管初应力、混凝土灌注顺序 及核心混凝土徐变四方面因素对拱桥极限承载力的影响，结果表明，对于钢管混 凝土拱桥极限承载力计算，应同时考虑双重非线性影响；钢管初应力将导致拱桥 极限承载力下降；在进行极限承载力分析时，可不考虑不同混凝土灌注顺序的影 响；核心混凝土的徐变并不会对拱桥极限承载力造成明显影响； (5)进行了初应力等级、拱桥跨度、含钢率等参数对四肢格构型钢管混凝土 拱桥极限承载力影响研究。在分析基础上，通过线性回归，得出初应力对四肢格 构型钢管混凝土拱桥极限承载力影响公式。 关键词：钢管混凝土拱桥；四肢格构；初应力；徐变；双重非线性；极限承载力 ABSTRACTThe ABSTRACT The Concrete Filled Steel Tube(CFST)is a type of composite material composed of steel tube and core concrete．The CFST has been widely adopted in the arch bridge building due to its advantages of large bearing capacity,rapid construction and well anti—seismic performance． Most of long-span CFST arch bridges are used of the four-tube section．In construction of long-span arch bridge，the main methods are non—bracket construction technology or the swing technology．Under these methods，before the formation of CFST arch bridge，steel tube will withstand the weights of itself and the wet concrete； this will cause the initial stress of the steel tube inevitably．The initial stress forces the steel tube to prior reach the yield point of material，which will affect the bearing capacity of CFST arch bridge，SO that it should be considered in the calculation of the CFST arch bridge’S bearing capacity． The creep of the CFST arch bridge will al