考虑非保向力效应的单点或半跨加载钢管混凝土拱稳定性能研究

对于下承式钢管混凝土拱桥，非保向力作用可显著提高其稳定承载力，应在研究中予以考虑。通过有限元软件ABAQUS建立了拱顶单点和半跨三点荷载作用下抛物线形钢管混凝土无铰拱的有限元模型，在模型中考虑非保向力效应，利用现有试验结果验证了有限元模型的可靠性，分析了拱的破坏过程，结果表明，达到峰值荷载时拱顶单点加载和半跨三点加载拱分别形成5个和4个塑性铰区域，最终均因承载能力不足而破坏。通过参数分析研究了矢跨比、长细比、含钢率、钢材强度及混凝土强度对拱稳定承载力的影响。结果表明：拱稳定承载力随其长细比增长显著降低，随矢跨比和含钢率大致呈线性增长关系。基于参数分析结果，对现有抛物线形钢管混凝土无铰拱稳定承载力设计公式中的弯矩调整系数进行修正，提出了考虑非保向力效应的拱顶单点加载和半跨三点加载钢管混凝土拱稳定承载力设计公式。在所分析参数范围内，设计公式计算结果与有限元分析结果的相关系数达0.988,两者吻合良好。