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，適合于在拱結構中應用。鋼管混凝土拱兼具承載力高、施工方便、造型美觀等優(yōu)點，故在我國橋梁工程中取得了廣泛的應用，并且近年來也得到了國外工程界的認可。隨著施工技術的成熟，鋼管混凝土拱的跨度不斷增大，不利于拱肋的穩(wěn)定；同時，現(xiàn)代橋梁結構的造型愈加新穎、獨特，其平面外穩(wěn)定問題尤為突出。在鋼管混凝土拱的平面外穩(wěn)定問題中，其失穩(wěn)時是由軸

2、力、平面內(nèi)及平面外彎矩、扭矩等共同作用導致的，截面應力分布較為復雜，同時包括幾何非線性的影響，導致問題進一步復雜，相關研究比較少見。因此，針對鋼管混凝土拱的平面外穩(wěn)定問題開展研究工作，顯得迫切而必要。本文以工程中常見的鋼管混凝土拋物線拱為研究對象，對其在豎向荷載作用下的平面外穩(wěn)定性能展開研究，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，針對鋼管混凝土拱的結構、材料特點，以及平面外穩(wěn)定問題的受力

3、特點，確定適合的單元類型、材料應力-應變關系及分析方法，并考慮幾何-材料雙重非線性及幾何初始缺陷的影響。通過對比現(xiàn)有的鋼管混凝土拋物線拱平面外穩(wěn)定試驗及鋼管混凝土格構柱軸壓試驗結果，驗證本文采用有限元模型的正確性。
　　（2）通過對目前工程中單圓管截面鋼管混凝土拱的統(tǒng)計分析，確定本文研究對象的幾何參數(shù)，著重研究其平面外穩(wěn)定問題的主要影響因素：含鋼率、長細比及矢跨比。由荷載-位移全過程曲線的分析，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)過程中的受力特點，據(jù)此采用等效柱模型，確定其平面外穩(wěn)定系數(shù)計算公式。
　　（3）針對工程常見的桁式截面鋼管混凝土拋物線拱，對其平面外穩(wěn)定性能展開研究，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、長細比及矢跨比。在單圓管截面鋼管混凝土拱平面外穩(wěn)定性能研究的基礎上，針對桁式截面鋼管混凝土拱的結構特點及受力特點，對其在單位剪力作用下的平面外剪切變形進行推導，并建立考慮剪切變形影響的平面外穩(wěn)定