大跨度钢管混凝土拱桥的徐变分析

在合理的假设前提下,采用“龄期调整的有效模量法”得到的混凝土徐变方程式,推导出钢管核心混凝土的换算弹性模量计算公式,该公式能综合考虑混凝土的徐变影响和钢-混凝土之间的相互作用,将其应用到钢管混凝土拱桥的徐变分析中,极大简化了徐变分析过程。并基于通用有限元软件ANSYS,应用此方法对一座308米跨的钢管混凝土拱桥进行了徐变分析,通过比较,证明了该方法不仅可行,而且具有较高计算精度。同时还比较了新旧《桥规》中所建议的不同徐变系数模式对结构徐变效应的影响。     

铰接钢管混凝土圆弧拱平面内徐变稳定

钢管混凝土拱肋核心混凝土徐变不仅可以导致钢管与混凝土之间的内力重分布,还将增加拱肋的屈曲前变形,降低拱肋的稳定承载力.经典稳定理论假设拱的屈曲前变形呈线性且该变形较小,因此忽略了屈曲前变形对拱肋弹性稳定承载力的影响.该假设仅适用于矢跨比较大的深拱,由于浅拱的屈曲前变形具有明显的非线性特征,该理论不再适用.尤其考虑徐变对...     

钢管混凝土劲性骨架拱桥收缩徐变影响理论研究

采用混凝土徐变理论、变形协调、中值理论及平衡条件,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性,导出了混凝土徐变、收缩引起的截面应力重分布的表达式。公式简单,应用方便,并对万县长江大桥收缩、徐变模型试验进行分析,所得结果与模型试验较为吻合,同时指出了影响该桥型应力的主要因素。     

高强钢管高强混凝土徐变特性试验研究

高强钢管高强混凝土的应用越来越广泛,但目前对于其徐变特性的试验研究较少.该文对15根不同含钢率的高强钢管高强混凝土轴压短柱进行了365 d的收缩和徐变测试,并将试验结果与常用的徐变预测模型MC90、ACI209和MC2010等进行了对比.试验结果表明:高强钢管高强混凝土的徐变系数远小于素混凝土,当加载365 d后,素混...     

基于广义Kelvin链钢管混凝土徐变研究

混凝土徐变是混凝土材料本身固有的一个时变特性,是结构响应中一个重要组成部分,其计算方法通常是建立在单轴试验和理论基础上。为探讨钢管混凝土徐变特性,该文采用自制的压力自平衡混凝土徐变试验装置对混凝土圆柱和圆钢管混凝土柱进行了徐变试验,结果表明:钢管混凝土柱徐变变形要比普通混凝土柱的徐变变形小,在该文试验中两者相差接近50%,这可能是密闭钢管内核心混凝土无法与外界发生水分交换而不发生干燥收缩和干燥徐变以及钢管围压所致。根据粘弹性理论,引入多参数Kelvin链粘弹性元件模型,建立了求解单轴应力状态下混凝土徐变的Volterra型积分方程,模型参数近似表示为连续粘滞谱。通过离散时间变量t和分步积分,进一步得到了单轴应力状态下混凝土徐变应力-应变增量本构模型。依据徐变叠加原理,考虑Poisson效应,进一步将单轴应力状态下混凝土徐变应力-应变增量本构模型拓展到三轴应力状态,用于钢管混凝土徐变分析。对有限元商用软件Ansys进行二次开发,将反映三轴应力状态下混凝土徐变性能的本构方程引入Ansys提供的用户子程序Usermat中,并采用Fortran语言编程,从而实现了钢管混凝土徐变长期性能的有限元分析计算。将有限元数值解与试验结果进行对比分析,发现该文提出的模型是科学的和有效的。该文提出的方法将为混凝土徐变计算提供了另一条有效途径。     

考虑温度变化的钢管混凝土徐变试验研究及预测模型

为了定量得出实际温度变化对钢管混凝土徐变的影响规律,考虑ACI209徐变模型的计算形式,基于龄期调整的有效模量法,并通过Arrhe-nius理论引入温度参数,推导得出了考虑温度变化的钢管混凝土热徐变计算公式.并在室内进行了20℃恒定温度、季节变温下的钢管混凝土徐变试验.试验结果得出,相对于20℃恒温条件下的徐变,温度从20℃升高到40℃时,徐变应变增长幅度达57.8％;温度从40℃升温到60℃时,徐变应变增幅达34.1％.变温对钢管混凝土影响较大,处于实际变温环境下的钢管混凝土结构进行徐变设计时,应考虑变温对钢管混凝土徐变的影响.通过试验数据和理论计算值对比得出,理论计算值与试验结果吻合较好,验证了考虑温度影响的徐变预测模型的准确性,可为受实际温度影响的钢管混凝土徐变设计提供参考.     

核心混凝土缺陷对钢管混凝土构件徐变影响规律及预测模型研究

为了合理地预测含有缺陷的钢管混凝土构件徐变变化规律,进行了四种缺陷工况下钢管混凝土徐变试验,分析了国内外不同徐变预测模型对钢管混凝土缺陷构件的适用性.研究结果表明:受压过程中,空洞缺陷周围混凝土微裂缝不断产生与扩张,造成混凝土错位滑移,增大了钢管混凝土的附加变形;脱粘缺陷阻碍了钢管与核心混凝土之间的应力重分布作用,削弱了钢管与混凝土的相互作用效果,增大了核心混凝土的徐变变形;无缺陷及空洞缺陷时,ACI209模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;脱粘缺陷时,B3模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;针对不同的缺陷类型,提出了修正模型,大大提高了钢管混凝土缺陷构件的徐变预测精度.     

徐变对钢管混凝土受弯构件挠度影响分析

本文在分析了钢管混凝土受弯构件徐变的基础上，进一步分析了徐变对构件挠度的影响。推导出徐变过程中构件挠度的计算公式。考虑在徐变的过程中，含钢率、作用荷载、混凝土标号及钢材等影响因素，应用这个公式对具体构件徐变对挠度的影响进行了分析，得出了一些有价值的结论。     

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。     

钢管砼拱桥混凝土灌注次序的研究

本文论术字不同的混土灌注次序对钢管拱的应力储备及结构稳定性的影响。     

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.     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型及其徐变性能分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土轴心受压构件长期受力性能的影响,考虑构件截面内力重分布,建立了钢管混凝土轴心受压构件截面应力和应变以徐变系数为参数的随混凝土龄期变化关系的理论模型,结合已有试验数据和国内外常用12种混凝土徐变预测模型对该模型进行验证,并找到了适用于钢管混凝土轴心受压构件的徐变预测模型--Huo模型;在此基础上,计算并分析了钢管混凝土轴心受压构件混凝土龄期为10000 d的截面应力和应变;通过对混凝土强度等级、环境年平均相对湿度、初始加载龄期、含钢率、构件长度、截面应力水平等因素的不同取值,分析了各因素对钢管混凝土轴心受压构件徐变性能的影响程度及规律。结果表明：当钢管混凝土轴心受压构件的轴力不大于其极限承载力的60%时,随着加载龄期的增长,钢管截面应力逐渐增大,最大变化量达61.4%,而混凝土截面应力逐渐减小,最大变化量达26.2%;加载初期构件应变增长迅速,1000 d以后应变增长速度减慢,构件最终应变是初始应变的1.61倍;在轴压比相同的条件下,钢管混凝土轴心受压构件的徐变应变终值随着混凝土强度等级的提高而逐渐增大,随着含钢率的增大显著减小,随着初始加载龄期、环境年平均相对湿度、构件长度的增大而逐渐减小,轴压比不大于0.6时,其徐变应变终值随轴压比增长。研究成果可为钢管混凝土轴心受压构件在正常使用阶段徐变计算以及徐变变形控制提供依据。     

钢管初应力对哑铃型钢管砼拱桥承载力影响分析

钢管初应力对钢管砼拱桥承载力影响一直是工程界关注的问题。根据拱桥达到极限承载力时拱圈截面受力特点,为综合考虑钢管初应力及钢管与核心砼之间套箍效应的影响,提出综合应用了包含初应力的实体-空间梁单元和空间梁单元来计算哑铃型钢管砼拱桥承载力的新方法,并推导了相应的刚度矩阵,编制了计算程序。在此基础上,分析了不同初应力系数、不同含钢率和不同跨径等因素对哑铃型钢管砼拱桥承载力的影响规律,计算结果表明,钢管初应力使哑铃型钢管砼拱桥承载力降低,最大降低值可超过10%。为便于工程设计和施工参考,该文最后提出了考虑初应力影响时哑铃型钢管砼拱桥钢管初应力限值和承载力影响系数计算公式。     

钢管混凝土结构材料非线性的一种有限元分析方法

为了更简单地考虑梁单元的材料非线性受力性能,把断面广义力和广义应变的概念运用于单元分析中,将单元的弹塑性刚度矩阵分离为弹性刚度矩阵和塑性刚度矩阵。这样,梁单元的变形可以由弹性变形和塑性变形简单地迭加,结构内力可通过弹性应变能的斜率(弹性刚度矩阵)与位移的乘积求得,从而在增量-迭代计算时可较准确且较快地计算出结构变形后的不平衡力。应用这一计算方法,推导了基于纤维模型的三维梁单元的钢管混凝土结构的有限元基本公式,并将其植入能考虑几何非线性的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D中以计算结构的双重非线性问题。算例分析表明该方法和程序能较准确地反映钢管混凝土结构的双重非线性特性。     

钢管混凝土拱桥混凝土灌注阶段的受力仿真分析

以一座308米跨的钢管混凝土拱桥为背景,采用平面杆系整体分析与空间实体局部分析相结合的方法来分析混凝土泵注阶段钢管的受力情况。在施工仿真分析的有限元建模中,引入了“单元生死技术”,使得分析过程简单快捷;在处理施工荷载时,充分考虑了泵送液态混凝土复杂的力学性质,提出了分配液态混凝土自重荷载的新方法,并通过温度荷载等效模拟混凝土的自膨胀效应及水化热效应对结构内力的影响。计算分析结果与施工控制中的实测结果吻合较好。     

矩形钢管混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过三个矩形钢管混凝土框架节点(外加强环)模型的拟静力试验,以轴压比和梁柱线刚度比为参数,研究了该类框架节点的滞回曲线、延性、强度与刚度退化、耗能能力及其破坏特征。结论表明:矩形钢管混凝土框架节点滞回曲线呈饱满的"梭形",耗能能力强;强度与刚度退化缓慢;在达到极限荷载后具有良好的延性和后期变形能力,位移延性系数在3.5~4.48之间,满足延性节点的要求。经与钢筋混凝土框架、组合结构框架及钢框架节点抗震性能比较,可知:全钢管混凝土框架节点具有较好的受力性能和抗震能力,该文的研究成果可用于指导钢管混凝土结构的工程实践。     

中、下承式钢管混凝土拱桥车振调查与动力分析

进行了八座钢管混凝土拱桥车振动力响应实测,建立了考虑车桥相互作用的有限元计算模型,通过与实测加速度响应进行的比较表明钢管混凝土拱桥车桥振动计算方法的正确性。利用有限元模型,对钢管混凝土拱肋和悬吊桥道系的加速度、速度动力响应和冲击系数进行了对比分析。结果表明：虽然钢管混凝土拱桥的冲击系数可能较大,但是它作为行车舒适性的判断依据并不合适,应采用加速度或速度响应来评价。提出了不同路面平整度下预估中、下承式钢管混凝土拱桥车振动力响应的近似公式,通过实桥分析确认了该公式的可行性。     

钢管混凝土平面框架子结构抗连续倒塌精细有限元分析

竖向关键构件失效后,结构的抗倒塌能力主要以失效柱上部钢梁的梁机制和悬链线机制为主。选取\