钢管混凝土拱桥空间稳定性的非线性分析

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1、第一t绪论始每2年举行一次年会，为推动组合结构在我国的应用发展起了积极的作用。1985年首次钢管混凝上圈际学术

2、寸论会在哈尔滨举行，并在会}二成立了“国际钢．混凝土组合结构合作研究协会(ASCCS)”，此后每两年举行一次，每次会议上，我囡都有大量高质量的论文参加，表明我国在组合结构研究与应用方向在国际上占有重要的学术地位。．2钢管混凝土结构及其在拱桥中的运用和发展121钢管混凝土的概念和分类钢管混凝土，顾名思义，即在钢管内填充混凝土形成的受力构件。国外称之为“Concrete—FilledSteelTube”(CFST)，

3、国内有的学者也把它叫做“SteelTube．ConfinedConcrete”(STCC)。按形式，制管混凝土可以分为内填型、外包型和内填外包型三类：按截面类型，又分方形和圆形等，如罔11所示：钢管混凝土拱桥中常用的是内填型圆钢管混凝土，且管内只填素混凝土，不再配置钢筋。@图囫匿词1)圆钢管(2)方钢管a)内填型b)外包型c)内填外包型图11钢管混凝土结构的主要截面形式22钢管混凝土的基本工作原理钢管混凝_十一般用在以受压为主的结构中，如图12，在轴心压力N的作用下钢管和混凝土都处于三向受力状态．钢管纵向、径向受压，而环向

4、受拉；核心棍凝土则处于纵向、径向和环向都受压的状态。长安大学硕．I：学位论文／7中■翟R∞i键疆土图1．2钢管和混凝土的三向受力状态钢管对核心混凝土的紧箍力作用是钢管混凝土结构具有特殊性能的最主要原因，钢管和核心混凝土都处在三向应力状态下，与单轴受压相比，其性能发生了改变。在三向应力状态，即纵向、径向受压和环向受拉时，钢材的强度下降，但塑性变形的能力增大：三向受压的应力状态不仅提高了混凝土的强度，还极大的增加了混凝土的延性。随着套箍指标的增大，混凝土的强度，抗压弹性模量和塑性变形能力将大大提高，当套箍指标增大到一定程度时，

5、混凝土的轴压本构关系将无下降段，塑性变形能力趋向无穷大，即出现“压不坏”的现象。一般认为钢管混凝土构件有如下的优点：1．承载能力高；2．具有很好的塑性和韧性；3．施工便禾lJ；4．良好的经济效益。1．2．3钢管混凝土结构在拱桥中的应用和发展拱肋作为一种压弯构件，随着跨径的增大，要求拱肋材料具有较高的抗压强度和稳定性，钢管混凝土拱肋克服了混凝土拱肋的笨重、施工不便和纯钢结构拱肋昂贵的缺点，最早的钢管混凝土拱桥出现在20世纪30年代的苏联，随后一大段时间，国外很少修建钢管混凝土拱桥，直到90年代的中国，钢管混凝土拱桥才得到了真

6、正的发展。1990年，我国建成国内第一座钢管混凝土拱桥一四川旺苍东河大桥，并于1997年建成世界上跨度最大(360m)的钢管混凝土拱桥一广州丫髻沙大桥如图1．5所示，还有2004年通车的浙江省杭州钱江四桥(复兴大桥)，该桥主跨采用190m一跨的中承式和下承式组合结构，也是目前组合式钢管混凝土拱桥中跨径最大的。到2005年底，我国已建和在建的钢管混凝土拱桥已达250余座，其中跨径大于lOOm的有50余座，大于200m砖拶斗第口绪论的有20余座，大]一300m的接近10余座。常迅速，并且还具有强大的生命力。如表1200m以上的

7、钢管混凝t拱桥。③自此可见，钢管混凝土拱桥在我团的发展非1所示．列出了我固已建和在建的，跨径在嚣。愿迥△恤)单圆拱肋fb)哑铃型lc)桁式拱肋图1．3拱肋截面形式田露酉洒(a)四管集束(b)五管集柬(c)5—4管集束图1．4集束式截面形式与此同时，国外也进行了一些钢管混凝土拱桥的实践，如法国的Antrenas桥、美国的NewDamenAvenue桥以及捷克的Bmo---Vinenna桥，日本跨径230米的长崎西海二桥也在计划修建【}l。总的I兑柬，国外修建钢管混凝土拱桥的数量少、规模小，相对而i，我国的钢管混凝土拱桥技术已

8、经达到世界先进水平。图1．5丫暂沙大桥图1．6巫山长江太桥长安大学硕+学位论文表1．1我国部分在建和已建的跨径大于200m的钢管混凝土拱桥序桥名结构矢跨拱肋拱轴线性跨径建成号形式比截面(m)年份悬链线l四川巫山长江大桥中承式1／3．8四管桁式4602005m=1．55悬链线2湖南茅草街大桥飞燕式1／5四管桁式3682006m=1．543悬链线3广州丫髻沙大桥飞燕式1／4．5六管桁式3602000m=2．0四次抛物4广西南宁永和大桥中承式1／4．5四管桁式3382004线悬链线5浙江淳安南浦大桥中承式1／5．5四管桁式308

9、2003m=1．1676重庆梅溪河大桥上承式1／5四管桁式悬链线2882001横哑铃型悬链线7武汉江汉三桥下承式1／52802003桁式m=1．543悬链线8广西三岸邕江大桥中承式l／5四管桁式2701998m=1．167悬链线9湖北青干河大桥中承式1／4四管桁式2562000m=1．167横哑铃型二次