钢管混凝土肋拱面内受力全过程试验研究

本文进行了两根钢管混凝土单圆管肋拱面内全过程试验。试验结果表明,钢管混凝 土肋拱具有较好的弹塑性性能和较高的承载能力。本文介绍了试验的情况,分析了模型肋拱 面内受力全过程的性能,并初步探讨了其面内极限承载力的简化计算方法。     

钢管混凝土肋拱面内受力全过程有限元分析

本文编制了考虑几何与材料双重非线性的钢管混凝土肋拱面内受力的有限元程序。材料非线性应用合成法钢管混凝土本构关系。计算结果与试验结构比较表明,该程序能够反映钢管混凝土肋拱受力全过程的基本特性,但在受力的后期有一定的误差,表明钢管混凝土肋拱中的材料本构关系有其自身的特点。     

钢管混凝土肋拱的横向稳定性分析

本文研究了钢管混凝土双肋拱系的横向稳定性问题，将控制位移法用于拱式体系的几何非线性有限元稳定分析，并编制了相应的空间有限元稳定性分析程序ＡＲ－ＳＴ。为验证理论分析的正确性，分别做了钢管混凝土Ｘ型双肋拱和钢管混凝土平行双肋拱的模型试验，程序计算结果与试验结果较为符合。     

浅谈某大桥钢管拱肋混凝土施工

本文以某大桥为例阐述了钢管拱肋的混凝土压注旋工是能否体现设计目标——混凝土与钢管良好联合的关键工序。除了混凝土对钢材的粘着力外还存在着钢管对管内混凝土强有力的约束，这种三维的约束使得管内混凝土的受力性能大幅度改善，能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲、变形的缺点。     

钢管混凝土哑铃形截面拱空间受力性能试验研究

进行了钢管混凝土哑铃形拱的面外受力性能试验,与钢管混凝土单圆管拱的面外试验进行了对比,采用经试验验证的有限元模型进行了面外极限承载力的参数分析。研究结果表明：模型拱面内以受压为主,而面外则是以跨中受面外弯矩为主,模型拱最后发生了整体面外失稳破坏,破坏时在跨中与拱脚截面材料进入塑性;模型拱的受力状态中,面外弯矩所占比重最大,约为71%~78%;其面外极限承载力小于面内极限承载力,下降的幅度与面内外荷载比、面外刚度以及截面类型有关;腹腔高度和宽度的增大引起哑铃形截面刚度和极限承载力增大,腹腔高度增大33%或宽度增大50%,模型拱的面外承载力增加约11%~17%或10%~14%;钢管混凝土哑铃形截面拱面外承载力计算方法的构筑中面外抗弯刚度是决定性参数,同时要综合考虑面内抗弯刚度和抗扭刚度的影响;而分支屈曲荷载与极限承载力的比值分析表明,实际工程中钢管混凝土哑铃形截面拱面外屈曲系数大于4是有安全保障的。     

钢管混凝土标准桁肋拱面外弹性稳定分析

以面外失稳的主要影响因素作为构造参数,对已建的钢管混凝土桁拱进行统计分析,构建一虚拟拱,然后参照实际桥例,建立了既有典型意义、又符合工程实际的标准拱.以标准拱为对象,进行面外弹性稳定性的参数分析.结果表明：钢管混凝土桁拱面外稳定性随着拱桥宽跨比增加而增大;拱顶横撑形式对面外稳定性影响较小;其他横撑影响较大,其有利作用从大到小依次为X 型与米字型、K 型和一字型;拱肋间横撑的疏密程度(拱肋的自由长度)影响较大;桁拱的弹性稳定系数随着矢跨比f/L 的增大呈现先增大后较小的趋势,在f/L=0.2~0.25时达到峰值;面外长细比越大面外稳定性越差,面外长细比在80~140区间影响较大,在140~220区间影响减弱.最后,对应用特征值求解拱的面外弹性分支计算方法进行了讨论.结果表明：计算时应以拱所受压力最大的荷载工况,且该方法的计算结果不能有效反映几何初始缺陷和横向力对结构真实的面外失稳破坏的影响.     

钢管混凝土拱肋徐变研究

根据钢管混凝土拱桥的特点,从变形协调条件出发,通过引入混凝土换算弹性模量,推导了钢管混凝土拱肋应力重分布计算公式。根据相似比的原则制作了钢管混凝土拱桥节段模型,在正常使用极限状态下,将试验结果与基于现行规范的计算结果比较分析证明公式正确可行,同时得出由于徐变导致混凝土承担的荷载逐渐转移为钢管承受的量值,混凝土的应力最大变化量达到52.7%,而钢管应力变化达到27.3%。并对荷载水平、含钢率和矢跨比等参数对结构长期力学性能影响规律进行研究。接着跟踪了钢管混凝土拱肋在承载能力极限状态下的徐变发展规律。     

某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂分析

为了分析某中承式钢管混凝土桁式拱肋节点疲劳开裂的原因,运用有限元软件MIDAS/CIVIL建立全桥模型进行有限元分析。分别研究了不同车辆荷载和不同拱肋节点几何参数情况下拱肋节点应力幅的变化,进而分析了车辆超载和车辆中、偏载布置对拱肋节点应力幅的影响,并讨论了拱肋节点几何参数变化对拱肋节点应力幅的影响。研究表明,当车辆荷载超载30%、50%、100%和150%时拱肋节点应力幅基本呈线性增大,应力幅最大值达155 MPa。BS5400疲劳车辆荷载作用下拱肋节点应力幅最大,中国550 k N车辆荷载偏载作用下拱肋节点应力幅为中载1.2倍。超载和偏载分别是造成该钢管混凝土桁式拱桥拱肋节点出现疲劳开裂和疲劳裂缝分布不对称的主要原因。节点应力幅随弦杆和腹杆间壁厚比的增大而减小,而随弦杆和腹杆间管径比、弦杆径厚比和腹杆径厚比的增大表现为先增大后减小的趋势。     

钢管混凝土桁架拱节点受力分析的新方法

本文提出了钢管混凝土桁架拱分析的新方法。分析结果表明，这个方法不仅计算简便，而且精度也高，不仅能反映节点局部变形对整体结构分析的影响，而且能获得节点的应力及变形状态，可供科研、设计及施工人员参考。     

钢管混凝土单圆管拱模型重力失真影响振动台试验研究

为了研究重力失真对振动台试验相似模型地震响应的影响,基于人工质量的混合模型相似理论,以缩尺比为1：10的钢管混凝土单圆管拱结构为试验模型,通过设置5种不同人工质量为重力失真度参数,采用5种不同时间压缩比的地震波及人工波,进行了纵向、横向地震模拟振动台试验。试验结果表明：重力失真对拱结构模型第一阶频率相似的影响显著,重力失真度越大,模型第一阶频率相似系数试验值和理论值之间的误差也越大;输入波的频率比较小时,重力失真度越小的模型加速度响应越大,加速度峰值时间越延后;重力失真度和输入波的频率比对模型横向（Y向）加速度响应的影响要大于纵向（X向）的影响;通过调整模型配重及输入波的频率比,可减小模型的重力失真对加速度响应的影响。     

钢管混凝土单圆管拱结构振动台阵试验研究

为了研究钢管混凝土拱桥地震响应特性,以某钢管混凝土拱桥为原型,通过采用人工质量一致相似律设计制作1∶10缩尺比例的钢管混凝土拱结构模型,利用福州大学地震模拟振动台台阵系统,采用正弦波激励、Taft波以及当地场址生成的人工波等,进行了纵向、横向、横向+纵向地震动试验。试验结果表明,不同的地震波激励使结构产生不同的地震响应。Taft波横向激励产生的响应小于纵向激励的,人工波正好相反。拱顶的加速度相对于拱脚的有放大作用,放大倍数与输入波形的卓越周期相关;多维激励和行波激励使结构的加速度、位移和应变响应显著增大,其对结构的影响比一致激励时更为不利。不过,试验过程中模型均未出现开裂和破坏现象,表明钢管混凝土拱结构具有良好的抗震性能。     

钢管混凝土单圆管拱结构罕遇地震作用动台阵试验研究

对缩尺比例为1∶10的钢管混凝土单圆管拱结构模型进行了罕遇地震作用下振动台台阵试验研究。试验结果表明:罕遇地震作用下该模型拱结构各主要截面的应变均超过了材料的弹性极限应变,结构进入了非线性弹塑性阶段;不过,由于套箍作用,模型拱结构的刚度并没有显著的下降,模型拱钢管表面也未出现开裂和破坏现象,钢管混凝土拱结构表现出了良好的抗震性能。试验还表明:输入的地震波反应谱不同,结构的地震响应也不同,其放大效应与输入波形反应谱的起始卓越频率、范围及结构特性相关,最大响应则与反应谱峰值大小相关;拱结构横桥向激励产生的响应一般要远大于纵桥向的,尤以拱顶处最为明显;相对于拱结构静力分析时一般是考虑截面的上、下缘应变来说,地震作用下左、右缘应变更大、更为不利,尤以拱脚截面处最显著。     

钢管混凝土拱空间高效双非线性有限元分析

大跨度钢管混凝土空间桁架拱桥的复杂造型使得有限元分析极为特殊,对非线性分析方法的计算精度和效率提出更高要求。采用共旋坐标法,根据共旋坐标系下应变与消除刚体位移后的变形呈线性关系的特点,利用虚功原理无需迭代就能计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再基于场一致性原则导出结构坐标系下考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵,从而建立钢管混凝土拱空间高效非线性分析方法。编制了相应的程序,对钢管混凝土模型拱的面内与面外受力进行了计算分析,结果表明在计算精度和效率上是比较满意的。     

钢管混凝土哑铃型梁受弯试验研究

进行了钢管混凝土哑铃型梁的试验与分析.哑铃型截面包含腹腔内填有混凝土的传统形式和腹腔内不填混凝土的新型截面.试验结果表明,钢管混凝土哑铃型梁具有良好的弹塑性和延性,构件挠度达跨径的1/20时仍能继续承载.腹腔内的混凝土对腹板的受力性能有一定的影响,但对梁的总体受力性能影响不大.     

钢管混凝土哑铃形偏压构件试验研究

进行了8 根钢管混凝土哑铃形短柱的偏压试验。试验参数为偏心率。试验结果表明,钢管混凝土哑铃形偏压短柱受力性能与单圆钢管混凝土偏压柱的有相似之处。对极限承载力的计算表明,现有的折算面积法偏于保守而格构式算法又偏于不安全。提出的修正的格构式算法与试验结果吻合良好且偏于安全,可供工程应用参考。     

钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

为提高钢管内混凝土的密实度,减小混凝土的收缩,以保证钢管与混凝土更好地共同工作,满足实际工程需要,该文提出采用钢管自应力自密实高强混凝土柱,考虑偏心距、长径比和初始自应力等参数的影响,设计制作21根钢管自应力自密实高强混凝土柱和3根钢管自密实高强混凝土柱试件,通过偏心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-挠度曲线和荷载-应变曲线,分析各参数对偏心受压试件受力性能的影响。研究表明：偏心受压试件主要发生弯曲失稳破坏;试件极限承载力随偏心距或长径比增大而减小,当初始自应力为3 MPa~5 MPa时,钢管自应力自密实混凝土偏心受压柱的极限承载力提高9.2%~11.7%。参考国内相关规范,通过试验数据回归分析,提出钢管自应力自密实高强混凝土柱偏心受压承载力计算公式,可供工程设计参考。