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钢管混凝土无铰拱出平面徐变稳定分析
| 论文题名： | 钢管混凝土无铰拱出平面徐变稳定分析 |
| 关键词： | 钢管混凝土拱桥;施工过程;无铰拱出平面;徐变稳定性 |
| 摘要： | 钢管混凝土拱桥由于其承载力大、跨越能力强、施工便捷经济、造型美观等优点在我国得到较为广泛的应用。据不完全统计,中国自1990年建成第一座钢管混凝土拱桥以来,已建成钢管混凝土拱桥300余座,最大跨径已超过500米。跨径的增大导致钢管混凝土拱肋出平面徐变稳定问题日益突出。结构的徐变稳定问题分为两类:第一类为结构在准永久荷载组合作用下由于时效作用的影响,在某一临界时刻发生失稳;第二类为由于时效作用降低了结构的安全储备,使其在基本荷载组合(或偶然荷载组合)作用下发生失稳。现有两部钢管混凝土拱桥地方标准(2011年)均未考虑拱肋出平面徐变稳定问题。而相关研究刚刚起步,缺乏具有普适性的参数分析,且未提出相应的设计公式。 本文利用ABAQUS建立圆形截面钢管混凝土抛物线单拱肋有限元模型,通过UMAT程序对ABAQUS进行二次开发,将EC2模型与逐步积分法引入ABAQUS考虑核心混凝土的时效作用。同时将考虑约束作用的混凝土本构引入ABAQUS考虑高应力状态下的混凝土材料非线性。用数值方法验证二次开发UMAT程序在预测钢管混凝土构件长期变形时的正确性。通过与已有试验数据进行对比,验证了有限元模型在分析拱肋出平面稳定承载力时的可靠性。 基于所建立的有限元模型,对圆形截面钢管混凝土抛物线单拱肋的第一类与第二类徐变稳定问题进行分析。分析长细比、跨矢比、含钢率、加载龄期、混凝土强度等级、钢材强度等级、荷载等级等参数对拱肋徐变稳定性的影响。分析发现,含钢率、加载龄期是影响拱肋第一类徐变稳定性能的主要参数;含钢率、钢材强度等级、长细比、荷载等级是影响拱肋第二类徐变稳定性能的主要参数。基于分析结果提出拱肋第一类与第二类徐变稳定承载力降低系数公式。 同时,考虑到桁式钢管混凝土拱桥拱肋核心混凝土分管灌注的特点,分析施工过程对不同荷载等级下不同长细比、跨矢比、含钢率的四肢桁式拱肋徐变稳定承载力的影响。分析发现,兼顾施工过程与时效作用后,拱肋第二类徐变稳定承载力降低系数进一步增大,且荷载等级越高、长细比越大、含钢率越小,该系数的增加幅度越明显。 |
| 作者： | 丁尧 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 张素梅;耿悦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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