鋼管混凝土拱橋的徐變分析及應(yīng)用.pdf

1、鋼管混凝土拱橋的徐變分析及應(yīng)用摘要鋼管混凝土是利用鋼管和混凝土之間的緊箍力來提高核心混凝土的軸向承載力并增加薄壁鋼管的穩(wěn)定性，充分利用混凝土在三向壓力下的變形特性，籍以獲得比鋼管和混凝土單獨(dú)作用之和更高的承載力。鋼管混凝土的承載能力和施工特性在拱橋建設(shè)中被充分利用。這種造價(jià)相對(duì)低廉的橋梁形式迎合了我國(guó)十年來對(duì)交通的需求狀況，因而得到了廣泛的應(yīng)用。相比于工程應(yīng)用，鋼管混凝土的性能研究還有待于深入。徐變特性即是其中之一。由于核心混凝土密閉于

2、鋼管中，沒有水分流失，其特性不同于普通有干燥的混凝土。在常應(yīng)力下，雖然它的初期徐變較小:但在對(duì)數(shù)時(shí)間座標(biāo)上，即使在幾十年后也不會(huì)趨于水平。因此鋼管混凝土的徐變有它的特殊性。在線性徐變下，應(yīng)用疊加法和冪函數(shù)類的徐變函數(shù)可以有效地計(jì)算出鋼管混凝土構(gòu)件的徐變趨勢(shì)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的徐變計(jì)算往往需要考慮計(jì)算速度和精度的統(tǒng)一。由于拱橋在微小變形下內(nèi)力基本不變，因此可以認(rèn)為在較小時(shí)間片斷內(nèi)，徐變只影響變形，不影響內(nèi)力。這樣可以把普通有限元程序直接應(yīng)用于拱

3、橋結(jié)構(gòu)的徐變計(jì)算中，大大方便了工程應(yīng)用。本論文以浙江某鋼管混凝土拱橋項(xiàng)目為背景。先介紹該大橋的情況，然后是徐變計(jì)算的理論推導(dǎo)。通過理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的比較，證明方法的適用性，再論述拱橋結(jié)構(gòu)的徐變計(jì)算方法。接下來針對(duì)鋼管混凝土徐變計(jì)算中存在的一些問題作了簡(jiǎn)單討論。然后就計(jì)算中忽略的緊箍力問題展開討論，證明了它是可以忽略的。最后根據(jù)徐變計(jì)算中的一些問題，用能量流動(dòng)的方法對(duì)徐變本構(gòu)作了試探1險(xiǎn)的研究并應(yīng)用于鋼管混凝土拱橋的徐變計(jì)算中。關(guān)鍵字:

4、鋼管混凝土，拱橋，徐變，疊加法，本構(gòu)關(guān)系上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章鋼管混凝土概述一、鋼管混凝土的應(yīng)用情況1.鋼管混凝土的特點(diǎn)鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件，按截面形式不同，分為方鋼管混凝土幾圓鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等[u。方鋼管混凝土和多變形鋼管混凝土的套箍作用不強(qiáng)，我國(guó)在這方面開展的研究現(xiàn)在還不多。本論文的討論針對(duì)圓鋼管混凝土。鋼管混凝土的基本原理是借助鋼管對(duì)核心混凝土的套箍約束作用，使核心混凝土處于三向受壓狀

5、態(tài)，充分利用混凝土在三向應(yīng)力下的變形特性，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力。同時(shí)，套箍作用可以增加薄壁鋼管的穩(wěn)定性。這樣，鋼管混凝土可以獲得比鋼管和混凝土單獨(dú)作用之和更高的承載力，提高大載荷和動(dòng)力載荷下的安全性。鋼管混凝土除具有強(qiáng)度高、重量輕、延性好、耐疲勞、耐沖擊、耐火性能好等優(yōu)越的性能外，還具有省工省料、架設(shè)輕便、施工快速等優(yōu)越的施工性能[2](3][41鋼管混凝土是在高層建筑和大跨度橋梁中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的一種最有效

6、和最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。這是因?yàn)殇摴軐?duì)核心混凝土的套箍作用，能夠有效克服高強(qiáng)混凝土的脆性鋼管內(nèi)無鋼筋骨架，便于澆筑高強(qiáng)混凝土，而且因有鋼管分隔，與管外梁板結(jié)構(gòu)的普通混凝土互不干擾，無交錯(cuò)澆灌的麻煩鋼管外面無混凝土保護(hù)層，能充分發(fā)揮高強(qiáng)混凝土的承載能力鋼管骨架自身的承載能力可以作為施工支架使用[m2.鋼管混凝土的發(fā)展鋼管混凝土的應(yīng)用己有一百多年的歷史。早在1879年英國(guó)就出現(xiàn)了鋼管中充填素混凝土的鐵路橋橋墩，但當(dāng)時(shí)空鋼管內(nèi)灌注混凝土的主要目的