钢管混凝土拱的面外徐变稳定性分析

为研究混凝土徐变对钢管混凝土拱面外稳定的影响,提出了一种面外徐变稳定的数值分析方法,该方法将混凝土徐变分析的修正龄期有效模量法和有限单元法进行结合,通过引入时变的初始几何缺陷描述钢管混凝土拱在任意时刻的徐变变形,并将该缺陷引入有限元模型求解面外徐变稳定承载力．基于该方法,以已有的钢管混凝土拱试验模型为基本研究对象,讨论了持荷水平、长细比、矢跨比、横向扰动力、截面含钢率和混凝土加载龄期对面外徐变稳定承载力的影响．计算结果表明:该方法具有较好的有效性和适用性;不同参数对钢管混凝土拱面外稳定承载力影响的差异较大,其中长细比、截面含钢率和混凝土加载龄期的影响较大,而矢跨比和横向扰动力的影响相对较小;徐变导致钢管混凝土拱面外稳定承载力的降低幅度可达13.8％,设计时应予以考虑．     

钢管混凝土拱面外稳定的可靠度与灵敏度分析

为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(first order reliability method,FORM),通过MATLAB自编程和有限元软件的协同工作得到了可靠指标随初始荷载的变化曲线以及随机变量的灵敏度指标.对比分析表明:CFST拱的面外稳定承载力介于临界力和极限承载力之间,且临界力为上限值;不同随机变量对可靠指标的灵敏度差异明显,其中几何尺寸的影响较大,弹性模量次之,材料强度的影响较小,而初始几何缺陷在规范规定的限值以内时,影响最小;然而,随着横向力的增加,材料强度的灵敏度指标逐渐增大,而弹性模量的灵敏度指标逐渐减小.     

钢管填充混凝土后屈曲承载力分析

为了研究钢管填充混凝土后钢管的力学性能,同时分析钢板的初始几何缺陷、残余应力及钢板屈曲后强度对填充混凝土后钢管的影响,采用大型有限元分析软件建立分析模型,并通过理论分析结果和实验结果的对比验证理论分析的正确性,在此基础上进行大量分析.研究结果表明:钢管混凝土中钢管的相对宽厚比≤50时,钢板在达到极限承载力之前没有屈曲现象产生;当相对宽厚比>50后,钢板会出现局部屈曲从而降低板件的承载力.钢板的初始几何缺陷和残余应力在一定程度上降低了大宽厚比下钢板的屈曲承载力,钢板屈曲后强度的存在明显提高了大宽厚比下钢板的屈曲承载力.通过分析给出了大宽厚比下钢管混凝土中钢板的承载力简化计算公式,可用于具体工程设计.     

钢管填充混凝土后弹性与弹塑性屈曲分析

采用有限条法分析了方钢管填充混凝土后的弹性及弹塑性屈曲性能,考虑了钢板受均匀压应力作用和应力梯度变化两种工况,计算了钢板的临界屈曲应力,分析了残余应力对临界屈曲应力的影响.结果表明:当截面相对宽厚比低于30时,钢管内部填充混凝土并不能提高钢管的屈曲承载力;截面宽厚比超过30以后,随着截面宽厚比的增加,钢管内部填充混凝土后对钢管承载力的提高幅度越来越大,承载力提高幅度最大为空钢管承载力的2.58倍;并能有效提高钢板的抗弯屈曲承载力;残余应力的存在使得钢板在弹性和弹塑性阶段的屈曲承载力降低,残余应力越大,临界屈曲应力越低.     

矩形钢管混凝土轴压柱局部屈曲性能的解析分析

本文对矩形钢管混凝土轴压柱钢管壁的局部屈曲性能进行了理论分析研究，用能量法计算了在均匀压力作用下管壁的局部屈曲临界应力，得到了矩形钢管混凝土钢管板件的局部屈曲系数k=10.67。     

方钢管混凝土中钢管屈曲承载力研究

钢管混凝土中钢管的高厚比越大,用钢量越少越经济,但当高厚比超过一定限值后钢管仍不可避免地产生局部屈曲;因此研究钢管混凝土中钢管的屈曲性能对于薄壁钢管混凝土设计具有重要指导意义．本文对24根空钢管和钢管填充混凝土后钢管的力学性能进行试验研究,试件的宽厚比为50～125;同时采用有限元软件Abaqus分析了钢管混凝土中钢板...     

薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲性能研究

对一种新型的薄壁波纹钢管混凝土柱进行了低周反复荷载作用下滞回性能试验研究,然后利用ABAQUS进行模拟分析,分析了钢板截面宽厚比、长细比、钢板强度、混凝土强度等4个因素对薄壁波纹钢管混凝土柱局部屈曲的影响规律.试验结果表明:薄壁波纹钢管混凝土柱宽厚比、长细比基本与屈曲荷载成反比,钢板强度与屈曲荷载成正比,混凝土强度基本与屈曲荷载无关.     

撑杆式预应力钢管混凝土轴压构件屈曲理论分析方法

本文利用几何变形协调、有限元和共轭法对具有撑杆轴压构件屈曲的数值计算方法进行了理论分析和推导。所建立的计算方法概念清楚，使用方便，这为进一步进行撑杆式预应务钢管轴压构件屈曲分析建立了理论依据。     

钢管混凝土拱肋面内弹塑性承载力分析

采用基于纤维模型的分段——分块的杆系结构有限元方法，推导了钢管混凝土拱肋的弹塑性刚度矩阵，提出了计算钢管混凝土拱肋弹塑性稳定承载力的计算模型，编制了相应的FORTRAN程序。采用本文方法，计算了圆管截面钢管混凝土拱肋的面内弹塑性极限承载力，理论分析结果与文献报道的试验和理论分析结果吻合良好。     

钢管混凝土拱组合梁渡槽结构静力分析

针对钢管混凝土拱组合梁渡槽复杂结构,建立了合理的有限元模型,编制了前后处理程序,并利用Sup91程序对结构整体进行了计算和分析,给出了渡槽结构各构件在不同荷载组合情况下的应力、应变及其最大值所发生的部位,提出了结构尺寸调整的合理化建议,为工程设计单位提供了有价值的分析结果,为渡槽结构优化造型的初步设计提供依据.     

中承式钢管混凝土拱桥自振特性分析

本文基于某5跨连续中承式钢管混凝土拱桥,借助有限元软件MIDAS,建立了该桥的空间有限元分析模型.对其振型特征进行了分析,求出了自振频率、振型等动力参数.并通过变换拱桥的主要结构参数分析了它们对自振特性的影响.计算结果为连续中承式钢管混凝土拱桥的抗震设计提供了参考.     

大跨中承式钢管混凝土拱桥极限承载能力

分析了大跨中承式钢管混凝土拱桥在设计荷载工况作用下的静力失稳全过程,对其受力特性及破坏机理进行了探讨,并对桥面系非保向力作用对结构稳定性的贡献进行了讨论。结合ANSYS软件的分析功能,对一360 m跨的中承式钢管混凝土拱桥进行了荷载工况-恒载+全跨双向汽车荷载+全跨双向人群荷载+风荷载-作用下的极限承载能力分析,通过内力、变形等指标描述了算例的静力失稳全过程。分析结果表明,结构达极限荷载时发生的面外失稳破坏属于典型的极值点失稳问题,在此过程中,桥面系对拱肋的非保向力作用对结构面内、外刚度均有贡献,且在拱肋弹性受力阶段贡献更大。     

钢管混凝土拱桥设计中的几个问题

８０年代末开始，钢管混凝土在我国公路和城市拱桥中得到应用，发展很快，在全国已建工程达一百多座。跨度最大的有乌江二桥，Ｌ＝３６０ｍ，采用了５－４管集束式拱肋和四川万县长江大桥，Ｌ＝４２０ｍ，采用了钢管混凝土劲性骨架箱形截面拱肋。在拱桥的推广应用中，出现了很多创新工作，对钢管混凝土在桥梁工程的应用中作出了贡献。同时，在某些设计中也还存在一些不足之外，作者就这些问题提出了建议，供有关方面参考。     

U型截面钢拱平面外稳定分析

U型截面钢拱由三块钢板焊接而成,可在截面内浇注混凝土形成钢-混组合结构,从而充分利用底板钢材的抗拉性能.当作用在拱平面内的荷载达到临界值时,拱可能出现平面外屈曲即侧倾问题,而使整个结构发生平面外失稳.如果U型截面钢拱沿整个弧线长度上没有隔板,则会出现两个侧板的局部屈曲.通过建立有限元计算模型,讨论了不同参数,包括截面尺寸,边界条件,有无隔板以及隔板间距情况下钢拱的稳定问题,并对计算结果进行分析,利用最小二乘法拟合,得到钢拱平面外稳定承载力的计算公式,可为工程设计提供参考依据.     

钢管混凝土拱桥安全性智能评价系统研究

依据层次分析法的基本思想，建立了完整的大跨度钢管混凝土拱桥安全性评价模型及其指标体系，并引入模糊理论和神经网络技术建立了大跨度钢管混凝土拱桥安全性智能评价系统。通过实际工程检验，评价结果直观简单，较好的反映了在役桥梁结构的安全性状况，证明该评价系统的可行性与实用性。     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装几何非线性分析

研究了大跨度钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中的几何非线性问题，在此基础上编制了索、梁、杆平面结构系统的几何非线性静力分析程序。同时根据施工控制理论在前进算法的基础上采用自行编制的程序，对工程实例——恩施州南里渡大桥拱肋吊装过程进行了模拟计算，计算结果与工程实测结果吻合较好.     

多腔钢管混凝土分叉柱力学性能有限元分析

为研究异形截面多腔钢管混凝土分叉柱的力学性能及设计方法,以北京某超高层建筑异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱为原型,在已进行的低周反复荷载试验基础上,对异形截面多腔钢管混凝土分叉柱抗震性能进行有限元分析,研究了不同构造措施、不同钢材及混凝土强度等级等参数对钢管混凝土分叉柱抗震性能的影响.结果表明:基于本文提出的有限元建模方法,所得有限元分析结果与试验结果吻合较好;适当增加腔体数,设置肋板、角钢和钢管能够有效提高异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能;在等用钢量下,增加腔体数量比增加钢板厚度能更有效地提高分叉柱抗震性能;不同材料强度对异形截面钢管混凝土分叉柱抗震性能有较大影响,在进行其抗震设计时,宜选用强度等级匹配的钢材与混凝土.     

不确定层次分析的钢管混凝土拱桥安全性评价

针对传统的层次分析法的缺陷 ,引入不确定层次分析法 ,提出了钢管混凝土拱桥安全性评价的指标体系与确定权重的方法。针对常权评价的局限性 ,在评价中引入了变权原理 ,探讨了变权原理在评价中的应用。通过实际工程检验 ,评价结果较好地反映了桥梁的安全性状况 ,证明了该评价方法的可行性与实用性。     

钢管混凝土拱桥拱肋抗震能力评估方法

钢管混凝土（CFST）拱桥的抗震能力取决于拱肋抗震能力,为了准确地评估CFST拱桥拱肋的抗震能力,提出基于CFST截面屈服状态的评估方法,把拱肋截面屈服状态分为5个阶段,并结合N-M曲线得出抗震能力评估区域。采用地震反应时程分析方法计算地震效应,对CFST拱桥拱肋的抗震能力进行评估,以南宁永和大桥为工程背景进行拱肋的抗震能力评估。得出以下结论：拱顶和拱脚为最危险的截面;7度地震作用下拱肋的大部分仍处于Ⅰ阶段;8度地震作用下拱肋的大部分截面已处于Ⅱ阶段,只有少数截面仍处于Ⅰ阶段;9度地震作用下拱肋的大部分截面已处于Ⅱ阶段,少数截面已处于Ⅲ阶段。基于截面屈服状态的方法是抗震能力评估的一个有效方法。     

四肢桁式钢管混凝土拱出平面徐变稳定性能

为研究拱肋核心混凝土时效与施工过程共同作用所引起的屈曲前变形对钢管混凝土桁式拱肋稳定承载力的影响,建立四肢桁式钢管混凝土拱桥单拱肋的有限元模型,同时考虑时效作用与施工过程,对其出平面稳定承载力进行分析.采用UMAT对ABAQUS进行二次开发,以考虑时效作用影响及施工过程中加载龄期的变化.在此基础上,考虑长细比、含钢率等参数的影响,对四肢桁式钢管混凝土拱的出平面徐变稳定承载力进行参数分析.分析表明,兼顾施工过程影响后,在本文分析参数范围内,时效作用可使四肢桁式钢管混凝土拱的出平面稳定承载力最多降低22.5%,该影响随着长细比的增大、含钢率的降低及持荷等级的提高而增大,在设计中应予以考虑.