鋼管混凝土結(jié)構(gòu)脫空后的受力性能研究.pdf

1、鋼管混凝土材料因具有強(qiáng)度高、重量輕、抗震性能突出、塑性和延性性能優(yōu)異、易于架設(shè)、施工快速等優(yōu)點(diǎn)，使其在拱式體系橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于核心混凝土攪拌質(zhì)量未達(dá)標(biāo)、泵送不到位、外界溫度變化以及收縮徐變等因素，鋼管混凝土拱橋不可避免地出現(xiàn)不同程度的脫空現(xiàn)象。因此分析脫空對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力性能的影響是非常有必要的。本文主要以采用加勁鋼板連接而成的四肢格構(gòu)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)為研究對象。
　　本文首先在彈性范圍內(nèi)，基于鋼管與核

2、心混凝土完全脫空的假設(shè)，通過理論推導(dǎo)的方法定性地探討了脫空對單圓管、啞鈴型以及四肢格構(gòu)式截面拱肋剛度的影響，并借助MIDAS/CIVIL對相關(guān)算例進(jìn)行驗(yàn)證分析，同時分析了脫空前后拱肋截面鋼管與核心混凝土的應(yīng)力變化情況。在此基礎(chǔ)上，基于考慮脫空的ABAQUS實(shí)體單元計(jì)算模型，詳細(xì)探討了脫空率、偏心率、構(gòu)件長細(xì)比、含鋼率等參數(shù)對脫空四肢格構(gòu)式鋼管混凝土構(gòu)件極限承載能力的影響規(guī)律。最后以一座跨徑為76.5m的四肢格構(gòu)式異型鋼管混凝土拱橋?yàn)楸尘?/p>

3、，基于考慮脫空的ANSYS梁單元模型，分析了脫空率、含鋼率等因素對四肢格構(gòu)式拱肋剛度的影響，并探討了脫空率、荷載作用方式、拱肋脫空位置等參數(shù)對結(jié)構(gòu)脫空前后承載力的影響。此外，結(jié)合已有的單圓管鋼管混凝土脫空試驗(yàn)，建立了相應(yīng)的ABAQUS實(shí)體單元模型和ANSYS梁單元模型，以此驗(yàn)證本文有限元分建模分析過程的正確性以及脫空狀態(tài)下核心混凝土本構(gòu)關(guān)系選取的合理性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在彈性范圍內(nèi)，單圓管拱肋完全脫空之后不會引起結(jié)構(gòu)抗

4、彎剛度的下降，拱肋鋼管與混凝土截面的最大應(yīng)力也基本沒有發(fā)生變化;但啞鈴型、四肢格構(gòu)式拱肋發(fā)生完全脫空之后，拱肋抗彎剛度、截面應(yīng)力分布均有明顯變化；⑵結(jié)合已有的單圓管脫空試驗(yàn)結(jié)果，證明了本文的有限元建模方法用于分析脫空鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能是合理的；⑶對于四肢格構(gòu)式鋼管混凝土構(gòu)件，隨著脫空率的增加，構(gòu)件承載力顯著降低，但脫空對構(gòu)件延性影響較小;脫空之后偏心率、長細(xì)比對構(gòu)件承載力的影響將變得更敏感;含鋼率的增加可以減少脫空的不利影響；⑷對