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第卷第,期长沙理工大学学报自然科学版...
年月.
文章编号:—。——
钢管混凝土拱极限承载力计算及相关参数分析
邓继华,邵旭东
.长沙理工大学桥梁与结构工程学院,湖南长沙;
.湖南大学土木工程学院,湖南长沙
摘要:采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,对两个模型拱进行了极限承载力计算
,对钢管混凝土拱结构采用纤维单元模型,该模型假定钢管与混凝土完全粘接,

非线性分析中单元内各点刚度参差不齐的特点,采用单元内设小元的方法相当于子结构,编制了非线性有
,计算模型完全是基于小元层次进行的,比如:单元刚度矩阵由小元刚度矩阵凝聚而
成,单元节点的残余力由小元节点的残余力构成,故只需改变单元内小元个数这一个参数,就可实现对结构
的重新划分,极大地降低了非线性方程组的阶数,
础上,还分析了套箍系数、截面含筋率及混凝土强度对结构极限承载力的影响.
关键词:钢管混凝土拱;极限承载力;材料非线性;子结构
中图分类号:. 文献标识码:
钢管混凝土作为一种组合结构,具有承载力高、施工方便及塑性和韧性好等优点,因此在工程上得到
。
混凝土拱桥——四川旺苍东河大桥以来,,已建
。对于钢管混凝土结构的理论研究相对滞后,极
限承载力作为钢管混凝土拱桥结构理论中的一个重要课题。对其进行研究将具有重要的理论和工程实践
意义.
计算模型
. 基本假设
平截面假定成立.
钢管与混凝土完全粘结两者之间无滑移现象.
忽略剪应力和剪应变的影响.
钢管与混凝土均采用一维的应力一应变关系形式,钢管与混凝土相互作用使钢管处于三维受力
的影响略去不计,核心混凝土的应力一应变关系则考虑了钢管对混凝土的套箍作用.
. 材料的应力一应变曲线】
钢材的应力一应变关系.
钢材的应力一应变关系简化后,可由线弹性段、非线性弹性段、塑性段、强化段和二次塑流段共个
收稿日期:——
作者简介:邓继华一男,湖南娄底人,长沙理工大学工程师,硕士,主要从事桥梁结构设计与监测方面的研究.
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长沙理工大学学报自然科学版年月
,假定钢材的应力一应变曲线如图所示.
具体表达式为:
弹性段段: · ;
屈服段口段: ;
强化段段: —:,
其中。≤。;
二次塑流段段: ,
其中≥一。.
式中: 为钢材弹性阶段的弹性模量;为弹性极限应变; 和图
钢材的应力一应变曲线
分别为钢材的屈服强度和极限强度,取屈服极限应变
强化极限应变。。;钢材极限强度. .
核心混凝土的应力一应变关系.
钢管内核心混凝土受压的应力一应变关系采用分段的多项式表达,其具体表达式为:
—, ≤;
一‘:。‘一≥·;
【口——广, .