有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究

关 键 词:结构设计论文
资料等级:有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究
发布时间:2014-9-2
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                           有初应力的钢管混凝土轴压柱设计计算方法研究
钢管混凝土拱桥的施工,一般是先架设钢管拱肋,再灌注管内混凝土形成钢管混凝土拱,在组合结构共同作用之前,钢管中就存在着因承受钢管和混凝土重量而产生的应力,即钢管初始应力,简称初应力钢管混凝土拱桥主要应用于公路与城市桥梁之中,我国现有的公路桥梁的设计规范对于钢筋混凝土结构采用的是极限状态法,而钢结构采用的是容许应力法.钢管混凝土拱桥目前尚无专用的设计规范,实际工程设计时存在着两种设计计算与验算方法,即参照钢结构的容许应力法和参照钢筋混凝土结构的极限状态法.容许应力法从架设钢管拱肋开始,采用应力叠加法分别计算钢管和管内混凝土的应力,最后验算截面的容许应力.应用极限状态法时,在施工阶段进行应力验算,而对成桥后的受力视钢管混凝土为整体采用内力叠加法计算内力,然后进行整体和局部构件的承载力验算.这两种计算方法哪一种更合理、二者之间的关系如何,已引起注意但仍缺乏深入的研究.本文以文献[2]进行的有初应力的钢管混凝土轴压试件为主要分析对象,以有限元为分析手段,对这两种计算方法进行分析探讨.
编辑评价
应用有限元计算方法,对有初应力的钢管混凝土轴压柱容许应力法和极限状态法中所对应的弹性极限荷载和塑性或稳定极限荷载进行了数值计算分析.分析表明,一般情况下钢管与管内混凝土不可能同时达到容许应力.传统的容许应力法计算的弹性极限荷载连两种材料的弹性极限荷载的简单叠加都无法达到,更不用说组合作用使承载力提高的部分了,因此,它存在着明显的不合理之处.建议定义钢管混凝土轴压构件弹性极限荷载为钢管的最大应力达到屈服应力时所对应的荷载.初应力的存在使构件弹性极限承载力下降明显,而对塑性或稳定极限荷载的影响相对不大.初应力度越大,构件弹性极限承载力与其塑性或稳定极限承载力的比值越小,以弹性极限荷载为控制的容许应力法计算结果越保守.对于钢管混凝土拱桥,其初应力度一般较大,设计计算建议采用极限状态法。
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