鋼管混凝土拋物線淺拱平面內(nèi)穩(wěn)定性能試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼管混凝土拱承載力高、跨越能力強(qiáng)、施工方便、工程造價(jià)低、外形美觀，自上世紀(jì)90年代至今20余年的時(shí)間里，鋼管混凝土拱在橋梁工程、大跨空間場館及地下支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。目前中國已建成的鋼管混凝土拱橋達(dá)400余座，且最大跨度已超過500m。相對(duì)于鋼管混凝土拱橋的迅猛發(fā)展，其理論研究卻并不完備，尚處于起步階段，因此關(guān)于鋼管混凝土拱橋的系統(tǒng)性的理論研究十分必要。
　　本文針對(duì)兩種壓彎荷載工況（跨中單點(diǎn)加載和1/4跨單點(diǎn)加載）對(duì)鋼管

2、混凝土拋物線淺拱平面內(nèi)穩(wěn)定性能進(jìn)行試驗(yàn)研究和有限元分析，通過模型拱肋平面內(nèi)受力全過程試驗(yàn)了解鋼管混凝土拱平面內(nèi)受力失穩(wěn)全過程，得到試件平面內(nèi)穩(wěn)定極限承載力和破壞模式，研究鋼管與混凝土之間的相互作用，分析矢跨比對(duì)試件面內(nèi)穩(wěn)定承載力的影響，同時(shí)為有限元分析提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)。具體內(nèi)容如下：
　?。?）試驗(yàn)加載裝置和試件設(shè)計(jì)
　　針對(duì)工程中常見的鋼管混凝土拋物線拱，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了4根壓彎作用下單圓鋼管混凝土拋物線淺拱的平面內(nèi)穩(wěn)定承載力試驗(yàn)

3、，試驗(yàn)的主要參數(shù)是矢跨比（1/6、1/9）和荷載類型（跨中單點(diǎn)加載、1/4跨單點(diǎn)加載），其幾何跨度為9m；鋼管采用Φ159×4.5mm熱軋鋼管，并經(jīng)熱彎法彎成預(yù)定形狀。鋼材強(qiáng)度等級(jí)為Q345級(jí)；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40。通過理論計(jì)算和有限元建模的方法分別對(duì)拱腳支座、拱腳轉(zhuǎn)換段、槽鋼自平衡體系和加載裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，以確保加載裝置具有足夠的剛度和可靠性。
　?。?）壓彎作用下鋼管混凝土拋物線淺拱平面內(nèi)穩(wěn)定試驗(yàn)
　　觀察并

4、研究了整個(gè)試驗(yàn)過程的試驗(yàn)現(xiàn)象和試件破壞模式，得到了試件的荷載-位移曲線、試件變形圖、荷載-應(yīng)變分布曲線、加載點(diǎn)截面荷載-應(yīng)變曲線以及橫向變形系數(shù)，考慮了矢跨比對(duì)鋼管混凝土拋物線淺拱平面內(nèi)穩(wěn)定承載力的影響。
　?。?）基于試驗(yàn)的有限元模型建立與驗(yàn)證
　　通過有限元分析軟件ABAQUS建立了鋼管混凝土拋物線淺拱的有限元模型，并將分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，在此基礎(chǔ)上對(duì)可能影響試驗(yàn)結(jié)果的一些重要參數(shù)如初始缺陷、拱腳位移、槽鋼自平