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钢管混凝土拱温度效应的解析计算方法
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作者 刘永健 闫新凯 +1 位作者 刘江 白永新 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期283-296,共14页
将钢管混凝土拱的轴向温度效应按结构力学求解,横截面内温度效应按弹性力学平面应变问题求解,未考虑材料的泊松效应,且钢管混凝土拱并不完全满足平面应变问题假定。本文对钢管混凝土拱的温度荷载进行符合组合结构特点的合理简化,并提出... 将钢管混凝土拱的轴向温度效应按结构力学求解,横截面内温度效应按弹性力学平面应变问题求解,未考虑材料的泊松效应,且钢管混凝土拱并不完全满足平面应变问题假定。本文对钢管混凝土拱的温度荷载进行符合组合结构特点的合理简化,并提出三维温度应力解析计算方法,与传统方法和实体有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:不考虑横向约束解析法计算的轴向自应力偏小,相对误差在-31.67%~-30.24%之间,由于自应力在总的温度应力中占比较大,这一相对误差不可忽视;按平面应变问题计算钢-混界面法向应力误差在-17.96%~10.83%之间;本文提出考虑横向约束解析法计算精度较高,除应用于钢管混凝土拱温度效应计算外,还可用于评估界面热黏结状况及确定管内补偿收缩混凝土自由膨胀率的可行域;在相关桥规建议使用的材料性能取值和结构尺寸范围内,钢管与核心混凝土热脱黏界限温差在4.37℃~15.39℃之间。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 钢-混界面 三维温度应力 解析法 横向约束 脱黏 误差分析
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哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布研究 被引量:37
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作者 彭友松 强士中 李松 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期71-75,共5页
根据热传导理论,建立哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布的分析模型。该模型考虑气候条件、桥梁地理位置、方位、材料特性、结构尺寸等各种因素的影响。以有限元软件Ansys为平台,编制针对分析模型进行日照温度分布计算的有限元模块,对不同... 根据热传导理论,建立哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布的分析模型。该模型考虑气候条件、桥梁地理位置、方位、材料特性、结构尺寸等各种因素的影响。以有限元软件Ansys为平台,编制针对分析模型进行日照温度分布计算的有限元模块,对不同参数情况下的温度分布进行计算分析和比较研究。分析结果表明,在日照影响下,哑铃形钢管混凝土拱中会产生较大的非线性温差,一般情况下可高达25℃以上。影响截面温差大小的最主要因素是钢管混凝表面对太阳辐射的吸收率。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 钢管混凝土拱 温度分布 日照 有限元法
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我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望 被引量:214
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作者 陈宝春 韦建刚 +1 位作者 周俊 刘君平 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期50-61,共12页
共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座(跨径不小于50m)。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不... 共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座(跨径不小于50m)。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不断增多。在结构体系方面,上承式、中承式、拱梁组合式、飞鸟式和下承式刚架系杆拱5大类,仍为主要应用的桥型,占总数的85%。在截面形式方面,以圆钢管混凝土为基本单元组成的单圆管、哑铃形和桁式是应用的主流。提篮拱被应用于各种桥型,尤其是大跨度铁路桥。无风撑拱主要应用于120m跨径以下的桥梁,且以斜靠拱和拱梁组合桥为主,截面多采用横向刚度较大的形式。拱肋的材料强度不断地提高,钢管以Q345钢为主,混凝土以C40、C50为主。虽然对桥面系强健性的重视在不断提高,然而强健性好的整体式和具有加劲纵梁的悬吊桥面系的应用还不够普及。钢管拱的架设方法仍以支架法、悬臂法和转体法3种为主,其中悬臂拼装法应用最多,适用跨径最大范围也最广。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 统计 应用 结构形式 构造参数
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方钢管混凝土拱架套管节点压弯试验研究 被引量:5
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作者 杨宁 李为腾 +4 位作者 张玉华 李大勇 李廷春 王刚 孔德森 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1182-1192,共11页
为掌握钢管混凝土拱架套管节点压弯力学特性,考虑核心混凝土强度等级、套管长度、套管壁厚、套管间隙4个影响因素,设计了正交试验方案。采用ABAQUS开展了数值试验,并通过室内试验进行了验证;分析了套管节点偏压作用下的运动及受力变形模... 为掌握钢管混凝土拱架套管节点压弯力学特性,考虑核心混凝土强度等级、套管长度、套管壁厚、套管间隙4个影响因素,设计了正交试验方案。采用ABAQUS开展了数值试验,并通过室内试验进行了验证;分析了套管节点偏压作用下的运动及受力变形模式;得到了套管试件的Mu-Nu曲线,拟合了试件的压弯承载力表达式;对极限承载力的正交分析发现,核心混凝土强度、套管长度分别是影响试件轴压承载力和抗弯承载力的主要因素,其他因素的影响很小;套管节点的存在使试件的轴压承载力降低30%左右,也使试件的抗压弯综合能力降低,且套管越短,降低越明显。 展开更多
关键词 巷道支护 钢管混凝土拱 套管节点 压弯试验 力学特性
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哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力研究 被引量:5
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作者 李艳 赵均海 +1 位作者 张常光 梁文彪 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期99-106,共8页
为了研究哑铃型钢管混凝土拱肋的力学性能,基于统一强度理论和等效梁柱法,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了其极限承载力的新公式。采用梁单元建立哑铃型钢管混凝土拱肋的有限元模型,对其受力全过程进行双重非线性分析。将理论... 为了研究哑铃型钢管混凝土拱肋的力学性能,基于统一强度理论和等效梁柱法,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了其极限承载力的新公式。采用梁单元建立哑铃型钢管混凝土拱肋的有限元模型,对其受力全过程进行双重非线性分析。将理论分析结果和数值计算结果与相关文献的试验结果进行比较,吻合良好,验证了本文理论分析方法和有限元计算方法的正确性。采用有限元方法,对荷载工况、长细比、矢跨比、截面形式和腹腔混凝土等参数的影响特性进行分析,研究结果表明,荷载工况对哑铃型钢管混凝土拱肋的极限承载力影响显著,荷载越对称、均匀,拱肋的极限承载力越高,竖向变形越小;拱肋的极限承载力随长细比的增大而显著降低,随矢跨比的增大先提高后略有降低;截面形式对拱肋的强度和刚度均有较大影响,而腹腔混凝土对其强度和刚度几乎没有影响。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 极限承载力 统一强度理论 等效梁柱法 数值仿真分析
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钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空成因分析与试验观察 被引量:10
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作者 饶德军 张玉红 王忠建 《铁道建筑》 北大核心 2005年第3期14-16,共3页
钢管拱肋泵送混凝土脱空问题一直未能较好地解决 ,通过观察有机玻璃管模型模拟灌注混凝土试验 ,验证了钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空形成的原因 ,指出解决钢管混凝土拱肋泵送混凝土脱空问题的关键。
关键词 钢管混凝土拱 混凝土泵送 脱空 临界逃逸角 排气管
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公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型研究 被引量:3
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作者 张俊儒 王智勇 +3 位作者 任兆丹 孔超 徐向东 吴洁 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第4期569-578,共10页
钢管混凝土具有强度高、塑性韧性好等特点,为促进钢管混凝土结构在隧道工程中的应用,针对当前对钢管混凝土拱架承载力评价指标研究不足以及钢管选型难的问题,通过对50种不同直径、壁厚的钢管混凝土拱架承载力的理论计算与数值模拟对比分... 钢管混凝土具有强度高、塑性韧性好等特点,为促进钢管混凝土结构在隧道工程中的应用,针对当前对钢管混凝土拱架承载力评价指标研究不足以及钢管选型难的问题,通过对50种不同直径、壁厚的钢管混凝土拱架承载力的理论计算与数值模拟对比分析,对公路隧道钢管混凝土拱架承载力评价指标及合理选型进行研究。主要结论如下:1)相比于钢管面积、含钢率、钢管惯性矩,钢管的抗弯截面系数作为综合指标能较好地表征钢管与钢管混凝土拱架承载力之间的关系,建议作为评价钢管混凝土拱架承载力的指标;2)基于文中的研究依据,拟合钢管抗弯截面系数与钢管混凝土拱架承载力公式,以及钢管混凝土初期支护承载力与钢管混凝土拱架承载力公式;3)钢管直径比钢管壁厚对钢管混凝土拱架承载力的影响更大,直径大、壁厚小的钢管混凝土拱架不但具有更高的承载力,而且具有更经济的钢材用量;4)钢管混凝土拱架建议按照增大钢管直径>增加钢管壁厚>提高核心混凝土强度等级的优先级进行选型设计。 展开更多
关键词 公路隧道 钢管混凝土拱 承载力评价指标 钢管抗弯截面系数 钢管选型
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钢管混凝土拱架在地铁隧道中的应用研究 被引量:26
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作者 谷拴成 刘皓东 《铁道建筑》 北大核心 2009年第12期56-60,共5页
浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道初期支护体系常使用格栅拱架承担围岩荷载,然而这类钢拱架钢材用量大,制作工艺复杂。钢管混凝土拱架是一种承载力高、安装简易、经济性能良好的新型支护形式。用钢管混凝土拱架替代格栅拱架不仅可以降低工... 浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道初期支护体系常使用格栅拱架承担围岩荷载,然而这类钢拱架钢材用量大,制作工艺复杂。钢管混凝土拱架是一种承载力高、安装简易、经济性能良好的新型支护形式。用钢管混凝土拱架替代格栅拱架不仅可以降低工程成本还能加快施工速度。以荷载—结构模型分析计算钢管混凝土拱架,采用弹性中心法计算其截面内力。对钢管混凝土拱架的设计计算以大偏心受压为主,计算结果表明:钢管混凝土拱架在技术上是可行的,在工程实例中钢管混凝土拱架的支护成本仅为格栅拱架的61%。 展开更多
关键词 浅埋暗挖法 地铁区间隧道 格栅 钢管混凝土拱
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网架系杆钢管混凝土拱桥静动力分析 被引量:4
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作者 刘智敏 温宇平 +2 位作者 俞磊 高日 姜兰潮 《北方交通大学学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期39-43,共5页
分析了网架系杆钢管混凝土拱桥的静、动力性能,介绍了这种桥梁设计中拱肋、网架的计算方法,以及动态规划法在汽车移动荷载计算中的应用,并对这种新型桥梁结构的优点进行了分析和总结.
关键词 网架 钢管混凝土拱 系杆 复合桥 静动力分析
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无砟轨道1-80m下承式钢管混凝土拱桥设计 被引量:4
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作者 严定国 黄纳新 陈勇 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2007年第S1期236-239,共4页
研究目的:1-80m下承式钢管混凝土拱桥,为钢箱梁与钢管混凝土拱组合结构,属于有推力拱桥,该桥式方案在我国铁路上是首次采用,需要研究论证,以保证设计安全合理。研究结果:设计表明该桥结构安全可靠,性能优良,且与周围自然环境交相互映,... 研究目的:1-80m下承式钢管混凝土拱桥,为钢箱梁与钢管混凝土拱组合结构,属于有推力拱桥,该桥式方案在我国铁路上是首次采用,需要研究论证,以保证设计安全合理。研究结果:设计表明该桥结构安全可靠,性能优良,且与周围自然环境交相互映,满足无砟轨道要求。 展开更多
关键词 无砟轨道 钢箱梁 钢管混凝土拱
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钢管混凝土拱结构计算的矩阵位移法 被引量:6
11
作者 熊峰 童蔷 赖曦凌 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第5期480-483,共4页
视钢管混凝土为复合材料 ,建立了钢管混凝土拱结构计算的矩阵位移法。在对横截面作空间有限元子结构分析的基础上 ,利用平截面假定 ,将空间子单元转换为杆单元 ,从而导出了杆元的刚度矩阵。如进一步深入 ,可应用到钢管混凝土拱的非线性... 视钢管混凝土为复合材料 ,建立了钢管混凝土拱结构计算的矩阵位移法。在对横截面作空间有限元子结构分析的基础上 ,利用平截面假定 ,将空间子单元转换为杆单元 ,从而导出了杆元的刚度矩阵。如进一步深入 ,可应用到钢管混凝土拱的非线性分析中。 展开更多
关键词 结构计算 钢管混凝土拱 矩阵位移法
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钢管混凝土拱面外稳定的可靠度与灵敏度分析 被引量:6
12
作者 蒋伟 吕大刚 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期8-12,共5页
为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(fi... 为研究不确定性对钢管混凝土(concrete filled steel tubular,CFST)拱面外稳定承载能力的影响,建立了面外失稳的极限状态函数.利用有限元软件ABAQUS,分别考虑和不考虑非线性影响计算了CFST拱的极限承载力和临界力;基于一次可靠度方法(first order reliability method,FORM),通过MATLAB自编程和有限元软件的协同工作得到了可靠指标随初始荷载的变化曲线以及随机变量的灵敏度指标.对比分析表明:CFST拱的面外稳定承载力介于临界力和极限承载力之间,且临界力为上限值;不同随机变量对可靠指标的灵敏度差异明显,其中几何尺寸的影响较大,弹性模量次之,材料强度的影响较小,而初始几何缺陷在规范规定的限值以内时,影响最小;然而,随着横向力的增加,材料强度的灵敏度指标逐渐增大,而弹性模量的灵敏度指标逐渐减小. 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 面外失稳 临界力 极限承载力 一次可靠度方法 灵敏度
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单点水平激励下钢管混凝土拱结构抗震设计研究 被引量:3
13
作者 许勇 周翠英 +1 位作者 刘爱荣 张季超 《建筑技术》 北大核心 2017年第4期385-388,共4页
利用低周往复加载静力试验,基于屈服时各抗震性能指标值的正则化处理方法,研究单点水平往复荷载作用下某平面单层单跨强柱弱拱型钢管混凝土拱结构的抗震性能。试验结果表明:弹性阶段的开裂荷载、滞回环面积、强度、环线刚度及等效粘滞... 利用低周往复加载静力试验,基于屈服时各抗震性能指标值的正则化处理方法,研究单点水平往复荷载作用下某平面单层单跨强柱弱拱型钢管混凝土拱结构的抗震性能。试验结果表明:弹性阶段的开裂荷载、滞回环面积、强度、环线刚度及等效粘滞阻尼系数等抗震性能指标可忽略加载方向的影响;屈服后强度、刚度、结构廷性系数及强屈比正向加载值大于反向加载值,按反向加载进行极限状态设计更可靠,但滞回环面积和等效粘滞阻尼系数等耗能指标偏小。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱结构 钢骨混凝土 低周往复加载静力试验 正则化 抗震性能
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大跨度上承式钢管混凝土拱桥整体稳定性研究 被引量:17
14
作者 陈佳 胡文军 《铁道建筑》 北大核心 2020年第8期16-19,共4页
以一座500 m跨度的四线铁路桥梁为例,采用双单元法建立了有限元模型,分析对比了第一类稳定和第二类稳定的安全系数、失稳模态,探讨了初始缺陷、混凝土强度、拱肋截面含钢率等因素对上承式钢管混凝土拱桥稳定性的影响。研究结果表明:结... 以一座500 m跨度的四线铁路桥梁为例,采用双单元法建立了有限元模型,分析对比了第一类稳定和第二类稳定的安全系数、失稳模态,探讨了初始缺陷、混凝土强度、拱肋截面含钢率等因素对上承式钢管混凝土拱桥稳定性的影响。研究结果表明:结构稳定安全系数满足规范要求,第二类稳定安全系数为2.15,与第一类稳定安全系数之比为1/5.8;第一、二类稳定安全系数的计算结果趋势相同,包含横向风的荷载组合比包含纵向风的荷载组合更为不利;混凝土强度和截面含钢率对结构稳定性能影响较大,初始缺陷则影响很小。 展开更多
关键词 铁路桥梁 结构稳定 理论分析 大跨度钢管混凝土拱 初始缺陷 混凝土强度 截面含钢率
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钢管混凝土拱的面外徐变稳定性分析 被引量:2
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作者 蒋伟 吕大刚 杨大伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1-6,共6页
为研究混凝土徐变对钢管混凝土拱面外稳定的影响,提出了一种面外徐变稳定的数值分析方法,该方法将混凝土徐变分析的修正龄期有效模量法和有限单元法进行结合,通过引入时变的初始几何缺陷描述钢管混凝土拱在任意时刻的徐变变形,并将该缺... 为研究混凝土徐变对钢管混凝土拱面外稳定的影响,提出了一种面外徐变稳定的数值分析方法,该方法将混凝土徐变分析的修正龄期有效模量法和有限单元法进行结合,通过引入时变的初始几何缺陷描述钢管混凝土拱在任意时刻的徐变变形,并将该缺陷引入有限元模型求解面外徐变稳定承载力.基于该方法,以已有的钢管混凝土拱试验模型为基本研究对象,讨论了持荷水平、长细比、矢跨比、横向扰动力、截面含钢率和混凝土加载龄期对面外徐变稳定承载力的影响.计算结果表明:该方法具有较好的有效性和适用性;不同参数对钢管混凝土拱面外稳定承载力影响的差异较大,其中长细比、截面含钢率和混凝土加载龄期的影响较大,而矢跨比和横向扰动力的影响相对较小;徐变导致钢管混凝土拱面外稳定承载力的降低幅度可达13.8%,设计时应予以考虑. 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 面外失稳 徐变稳定 AEMM 时变几何缺陷
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网架系杆钢管混凝土拱组合桥的研究 被引量:2
16
作者 高日 崔国成 +2 位作者 刘智敏 姜兰潮 温宇平 《北方交通大学学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期34-38,共5页
提出了一种新的桥梁结构形式———网架系杆钢管混凝土拱组合桥.并将这一构思首先应用于一座50m跨10m宽的双车道公路桥中.结合空间网架结构、钢管混凝土结构、系杆拱桥的受力特点,阐述了这种新型式桥的结构构成、受力机理。
关键词 网架结构 钢管混凝土拱 系杆 组合桥
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初应力对钢管混凝土拱肋节段极限承载力影响的有限元分析 被引量:4
17
作者 邓继华 邵旭东 《中外公路》 北大核心 2007年第3期104-109,共6页
该文采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,自编程序对钢管混凝土拱肋节段进行了极限承载力计算,在计算时按不考虑和考虑初应力分别进行了分析,通过两者计算结果的比较,得出了一些有意义的结论,可为相关人员进行类似问... 该文采用考虑材料非线性的钢管混凝土拱极限承载力计算方法,自编程序对钢管混凝土拱肋节段进行了极限承载力计算,在计算时按不考虑和考虑初应力分别进行了分析,通过两者计算结果的比较,得出了一些有意义的结论,可为相关人员进行类似问题分析时提供参考。 展开更多
关键词 初应力 钢管混凝土拱肋节段 极限承载力 有限元
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解决钢管混凝土拱肋泵注混凝土脱空问题的设计方案 被引量:2
18
作者 饶德军 黎海宁 +1 位作者 张玉红 唐小萍 《铁道建筑》 北大核心 2005年第4期25-27,共3页
钢管拱肋泵注混凝土脱空问题存在已久 ,文章分析钢管混凝土拱肋泵注混凝土脱空形成的原因 ,介绍采用内置排气管抽气法解决泵注混凝土脱空问题的详细技术方案。
关键词 钢管混凝土拱 混凝土泵注 脱空 排气管 锚箱
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钢管混凝土拱稳定分析的三维退化层合曲梁单元 被引量:6
19
作者 王小岗 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期326-330,共5页
为计算钢管混凝土拱的屈曲荷载 ,本文在文 [1]三维退化梁单元的基础上 ,采用等效数值积分法 ,构造出 12 - 2 0结点三维退化层合曲梁单元 ,并考虑几何非线性影响 ,给出用于层合梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式 ,最后 ,以绍兴轻纺大... 为计算钢管混凝土拱的屈曲荷载 ,本文在文 [1]三维退化梁单元的基础上 ,采用等效数值积分法 ,构造出 12 - 2 0结点三维退化层合曲梁单元 ,并考虑几何非线性影响 ,给出用于层合梁或拱线弹性稳定性分析的有限元列式 ,最后 ,以绍兴轻纺大桥为工程背景 ,计算出轻纺大桥钢管混凝土拱面内及面外屈曲的稳定系数。 展开更多
关键词 梁单元 钢管混凝土拱 线弹性稳定分析
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钢管初应力对大跨度哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力影响研究 被引量:2
20
作者 王新忠 周水兴 《公路工程》 2008年第2期74-79,共6页
钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响?至今没人提出具体的研究数据。根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱... 钢管混凝土拱桥在施工过程中钢管会产生初应力,这对拱肋的极限承载力有多大影响?至今没人提出具体的研究数据。根据钢管混凝土拱桥施工顺序,介绍了初应力的种类和计算方法,并根据理论编制程序,计算一哑铃型拱肋,分析了初应力对哑铃型拱肋的极限承载力影响。结果表明初应力的存在使拱肋的极限承载力降低,最大可达到接近20%,并且不同的含钢率,不同的初应力系数,其折减速率不尽相同。为保证钢管混凝土拱桥设计与施工安全,建议初应力系数控制在0.6以内。 展开更多
关键词 钢管混凝土拱 哑铃型 初应力 极限承载力
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