鋼管混凝土拋物線拱平面外穩(wěn)定性能研究.pdf

1、在豎向荷載作用下，拱支承處產(chǎn)生的水平推力，使得拱肋截面彎矩顯著減小，以承受軸向壓力為主。鋼管混凝土材料以受壓為主，適合于在拱結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。鋼管混凝土拱兼具承載力高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，故在我國(guó)橋梁工程中取得了廣泛的應(yīng)用，并且近年來(lái)也得到了國(guó)外工程界的認(rèn)可。隨著施工技術(shù)的成熟，鋼管混凝土拱的跨度不斷增大，不利于拱肋的穩(wěn)定；同時(shí)，現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)的造型愈加新穎、獨(dú)特，其平面外穩(wěn)定問(wèn)題尤為突出。在鋼管混凝土拱的平面外穩(wěn)定問(wèn)題中，其失穩(wěn)時(shí)是由軸

2、力、平面內(nèi)及平面外彎矩、扭矩等共同作用導(dǎo)致的，截面應(yīng)力分布較為復(fù)雜，同時(shí)包括幾何非線性的影響，導(dǎo)致問(wèn)題進(jìn)一步復(fù)雜，相關(guān)研究比較少見(jiàn)。因此，針對(duì)鋼管混凝土拱的平面外穩(wěn)定問(wèn)題開(kāi)展研究工作，顯得迫切而必要。本文以工程中常見(jiàn)的鋼管混凝土拋物線拱為研究對(duì)象，對(duì)其在豎向荷載作用下的平面外穩(wěn)定性能展開(kāi)研究，具體內(nèi)容如下：
　?。?）采用ABAQUS軟件建立鋼管混凝土拋物線拱的有限元模型，針對(duì)鋼管混凝土拱的結(jié)構(gòu)、材料特點(diǎn)，以及平面外穩(wěn)定問(wèn)題的受力

3、特點(diǎn)，確定適合的單元類型、材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及分析方法，并考慮幾何-材料雙重非線性及幾何初始缺陷的影響。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有的鋼管混凝土拋物線拱平面外穩(wěn)定試驗(yàn)及鋼管混凝土格構(gòu)柱軸壓試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證本文采用有限元模型的正確性。
　?。?）通過(guò)對(duì)目前工程中單圓管截面鋼管混凝土拱的統(tǒng)計(jì)分析，確定本文研究對(duì)象的幾何參數(shù)，著重研究其平面外穩(wěn)定問(wèn)題的主要影響因素：含鋼率、長(zhǎng)細(xì)比及矢跨比。由荷載-位移全過(guò)程曲線的分析，得到其平面外穩(wěn)定承載力；由拱肋截面的

4、變形及內(nèi)力分析，確定其發(fā)生平面外失穩(wěn)過(guò)程中的受力特點(diǎn)，據(jù)此采用等效柱模型，確定其平面外穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式。
　?。?）針對(duì)工程常見(jiàn)的桁式截面鋼管混凝土拋物線拱，對(duì)其平面外穩(wěn)定性能展開(kāi)研究，截面形式有雙肢、三肢及四肢截面，主要分析參數(shù)有含鋼率、長(zhǎng)細(xì)比及矢跨比。在單圓管截面鋼管混凝土拱平面外穩(wěn)定性能研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)桁式截面鋼管混凝土拱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力特點(diǎn)，對(duì)其在單位剪力作用下的平面外剪切變形進(jìn)行推導(dǎo)，并建立考慮剪切變形影響的平面外穩(wěn)定