鋼管混凝土拱橋的極限承載力-研究

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1、至多邊形鋼管；構(gòu)件類型包括有軸心受力、偏心受力、受覿、受彎構(gòu)件以及梁一柱節(jié)點(diǎn)：不但研究靜力下的性能，也有模擬地震衙載F的性能；另外，有關(guān)高強(qiáng)材料應(yīng)用、粘結(jié)滑移、抗火性能、時(shí)隨效應(yīng)等的研究均有所報(bào)道。在鋼管混凝土梁一柱方面，英國的Neogi等人117l十1969年研究r鋼髓；內(nèi)混凝土三向受壓時(shí)強(qiáng)度的提高以及考慮鋼管對(duì)泄凝土的約束效應(yīng)時(shí)偏心受壓鋼管混凝上柱的荷載一撓度曲線和極限荷載的計(jì)算方法(切線模景法)，并與鋼管混凝土柱的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。比較結(jié)果表I刪對(duì)-J二K徑比，形、≥15的卡{：，試驗(yàn)／』／，oj理論非常一致；對(duì)于長(zhǎng)徑比較小的小偏心托，計(jì)算的破壞荷載偏保守。近年來，Man

2、chester大學(xué)的Shakir-Khalil等人問0?8I對(duì)角i形鋼鋝洮凝上足尺杜進(jìn)行了較多的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明內(nèi)填混凝土能火大地提高空鋼管柱的承載能力，同時(shí)他們還指出當(dāng)柱繞弱軸偏心且偏心距與柱截而高度同階時(shí)，BS5400給出的預(yù)計(jì)值偏于不安全。在美國，RichardWFurlongll91，R0bertKnowles和RobeRParkl20}121l等人從事鋼管混凝土組合桂的大最研究平JI試驗(yàn)工作，提盯j-軸心受力的承載力計(jì)算公式和偏心受力下軸力與彎矩的豐【

3、關(guān)方程。TomiiM等人1221平11KaloB．等1231對(duì)鋼管混凝土柱進(jìn)行了大量影f究，得劍鋼管柱鰱的寬厚比對(duì)柱

4、的彎矩一軸力一曲率的影響規(guī)律，并提出了適合于鋼管泄凝土柱彎矩一軸力一曲率分析的等效鋼、混凝土的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。眾多的研究使得人們對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)其它方面的性能也有了更深入的r解，這些_T作包括Shakir-Khalil[241等人對(duì)鋼管和混凝土粘結(jié)性能的研究；LieTT．1251對(duì)防火能力的研究：Suzuki和Katol261對(duì)抗剪承載力的研究。在抗震性能方面，PhilipFBoyd等人127l對(duì)5個(gè)鋼管混凝土柱進(jìn)行了抗震性能的試驗(yàn)，試驗(yàn)也表明鋼管混凝上柱具有較好的耗能性能，按ACI的方法計(jì)算得到的鋼管混凝土柱的極限承載力低于試驗(yàn)值達(dá)26％之多，并且ACI和AISC--LRFD中

5、關(guān)于鋼管最小壁厚的限值過于苛刻。tNinakawa和K．Sakino通過試驗(yàn)研究r鋼管混凝上柱的抗震性能，結(jié)果顯示，鋼管混凝土柱在周期彎矩作用下的滯凹性能受牟I【l力的影響非?；穑葜猎?．6N。(N。為名義壓潰荷載)的高軸力下，釧管混凝土柱還表現(xiàn)出很好的延性和耗能能力。KMitsunari通過試驗(yàn)初步研究r鋼管混凝上架一柱的動(dòng)力性能，動(dòng)載和靜載試驗(yàn)的比較說明，較大的加荷速率可以增加鋼管混凝土梁一杜的恢復(fù)力和極限承載力；但是，加荷速率效應(yīng)加速了鋼管裂縫的開展，從而降低了鋼管混凝土梁一柱的延性。YM．Alostaz和S．P_Schneider對(duì)首先通過三維有限元方法樹f究lr5類鋼

6、管混凝土柱與鋼梁的連接構(gòu)造型式的性能，并對(duì)具有應(yīng)用前景的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了，試驗(yàn)驗(yàn)證；在探討結(jié)構(gòu)抗震性能的同時(shí)對(duì)價(jià)格等因素也作了比較。在設(shè)計(jì)方面，美國制定的ACI規(guī)范(ACl318--65)『p，列入了軸心受壓鋼管混凝土柱的計(jì)算公式，1971年修訂的規(guī)范(ACl3l＆一71)則把鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為組合構(gòu)件而單獨(dú)分列，包括軸心受壓和受彎工作的計(jì)算以及AISC--LRFD一1986規(guī)范?？诒窘ㄖW(xué)會(huì)在1967年年會(huì)【：制訂r“鋼鈴泓凝上構(gòu)什設(shè)計(jì)規(guī)范”，內(nèi)容包括內(nèi)填型、外包型和內(nèi)填外包型三種，并在1980年作，修i=_r。1959年原中國科學(xué)院哈爾濱土建研究所首先丌始，圓鋼管混凝土基本性能

7、的研究工作，并應(yīng)八】于橋梁上。1963年北京地鐵T程局對(duì)惻鋼管泓凝土的工作第一章緒論機(jī)理展開了比較系統(tǒng)的試驗(yàn)研究工作，首先神：地鐵丁程-}

8、采用j，鋼管混凝上桂。以后，冶金建筑研究總院、蘇州水泥制黼研究所、原哈爾濱建筑工程學(xué)院、小圍建筑科學(xué)研究院、電力工業(yè)部電力建設(shè){i)f究所等單位都先后開展了鋼管混凝土基本性能及應(yīng)用的試驗(yàn)研究工作。近年米，哈爾濱建筑科技人學(xué)的鐘瞢桐15l。和中國建筑科學(xué)研究院的蔡紹懷134}對(duì)等對(duì)俐管混凝土結(jié)構(gòu)作了大量研究，并取得了可喜的成果。圓鋼管混凝上結(jié)構(gòu)的研究仡我同【：I趨完善和深入，近十兒年來取得了很多杰出成果，在構(gòu)件性能和理論研究方而在閡際L處于領(lǐng)先

9、。到1991年底止，已先后由建設(shè)部、能源部和建材總局頒發(fā)了各(1有關(guān)的鋼管混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程或規(guī)定[40114111421?！?,4存在的問題和本文的j三要工作§1．4．1存在的問題鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的，“泛應(yīng)J}j促進(jìn)了研究的j!；

10、{入。為r『更進(jìn)一步地了解鋼管混凝土結(jié)構(gòu)包括鋼管混凝土拱橋的結(jié)構(gòu)性能，還需要對(duì)I't／0f．1題作進(jìn)一步的研究。(1)鋼管對(duì)核心混凝土的約束機(jī)理在鋼管混凝土桂中，由于混凝上內(nèi)部裂縫的發(fā)展，其泊松比y。會(huì)逐漸增人，當(dāng)混凝土的泊松比超過鋼管的泊松比y，時(shí)，