初应力对大跨度钢管混凝土拱桥极限承载力的影响

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发布时间：2021-09-08

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初应力对大跨度钢管混凝土拱桥极限承载力的影响
杨孟刚。曹志光
(中南大学土木建筑学院，湖南长沙410075)
摘要：针对钢管混凝土拱桥施工中存在钢管初应力的现状，采用大型有限元软件ANSYS对某主跨368 m的钢管混凝土拱
桥进行了施工过程模拟仿真，在考虑双重非线性和一致几何缺陷后，得到了无初应力与有初应力的极限承栽力稳定系数。
研究结果表明，钢管混凝土拱桥的钢管初应力度较大，且混凝土收缩徐变引起的初应力不容忽视；初应力不仅对大跨度钢
管混凝土拱桥的面内极限承栽力有一定的影响，而且对于面外极限承载力有着不可忽略的影响。
关键词：钢管混凝土；初应力；极限承载力；几何缺陷；非线性
中图分类号：U448．22 5 文献标志码：A 文章编号：1672—7029(2010)04—0006—05
Influence of initial stress on the ultimate bearing
capacity of long——span CFST arch bridges
YANG Meng—gang，CAO Zhi·guang
(School of Civil and Architecture Engineering，Central South University，Changsha 410075，China)
Abstract：Initial stress of steel tube always exists during the construction of the CFST arch bridge．In this article，
construction process of the CFST arch bridge with a main span of 368 m was simulated by the finite element software
ANSYS，furthermore the coefficient of ultimate bearing capacity was calculated by taking into account both
the double non—linearity and geometric defect．The results show that steel tube of the CFST arch bridge has a
larger degree of initial stress，and the initial stress caused by the shrinkage and the creep of the concrete cannot
be ignored．Initial stress not only has some influence on the in—plane ultimate strength of the long—span CFST
arch bridge．but also has the influence that cannot be neglected on the out一0f—plane ultimate bearing capacity．
Key words：CFST；initial stress；beating capacity；geometric defect；non —linearity
钢管混凝土拱桥的施工方法一般采用先架设
空钢管成拱，再浇注钢管内混凝土，最后施工拱上
建筑成桥；在此过程中，空钢管要承受自重及未成
形的混凝土重量及其湿重，待混凝土达到强度以
后，两者才能形成组合统一体，在其施工过程中不
可避免产生初应力。此外，混凝土收缩徐变也会使
得钢管产生初应力，在复杂受力状态下，同一截面
处的初应力并不一致，其梯度与偏心率有关，偏心
率越大，上下截面应力也相差越大，甚至两者方向
相反。钢管初应力的产生会对其极限承载力产生
影响，尤其是大跨度钢管混凝土拱桥。
对于钢管混凝土拱桥的极限承载力的研究，国
内外很多学者做了大量工作_】。但在钢管初应
力对钢管混凝土拱桥的极限承载力影响方面的研
究较少，陈宝春等_1 给出了钢管混凝土偏压构件
承载力的初应力度影响系数的简化计算公式，其适
应范围为单肢圆管的柱构件；周水兴等¨ 分析了
初应力对哑铃型钢管混凝土拱桥承载力的影响，结
果表明当以承载力下降不超过10％为界限时，哑
铃型钢管混凝土拱桥初应力度应控制在0．6以内；
赵跃宇等¨ 采用自编程序研究了初应力对钢管混
凝土拱桥面内极限承载力的影响。但周水兴等¨ J