鋼管初應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、轉體施工法架設空鋼管拱肋，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)生初應力。鋼管初應力使鋼管屈服提前，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，針對性的設計了考

2、慮鋼管初應力對其力學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，運用了計入初應力和初應變的一般線彈性本構關系的顯式切線剛度矩陣，為本文研究鋼管初應力對鋼管混凝土拱橋極限承載力的影響奠定了理論基礎；
　　 ②在收集和總結國內(nèi)外鋼管混凝土的本構關系后，合理的選取了鋼管和混凝土的本構關系，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。結果表明，對于鋼管混凝土拱橋極限承載力計算，應同時考慮雙重非線性影響；鋼管初應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力系數(shù)、矢跨比、跨徑、含鋼率、幾何非線性等因素有關；含鋼率不變的情況下，隨著跨徑增大，初應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力系數(shù)不應超過0.2。
　　 ④通過對單肢鋼管混凝土拱橋考慮鋼管初應力的極限承載力分

4、析，應用最小二乘法理論，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力影響的單肢鋼管混凝土模型拱設計，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力系數(shù)、不同跨徑下的承載力計算，結果表明：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設計了整個模型的試驗