近二十年來(lái)，鋼管混凝土拱橋因力學(xué)性能優(yōu)越、施工方便等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)發(fā)展迅速，其最大跨徑已超過500米。但跨徑的增大導(dǎo)致鋼管混凝土拱肋出平面徐變穩(wěn)定問題突出。若干上世紀(jì)90年代建成的鋼管混凝土拱橋近年已出現(xiàn)安全問題。我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土拱橋技術(shù)規(guī)范（GB 50923-2013）》未考慮拱肋出平面徐變穩(wěn)定問題。相關(guān)研究剛剛起步，缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證，且分析中未考慮施工過程影響，結(jié)果偏于不安全。本項(xiàng)目工作如下： 1）考慮橋面系的非保向力作用，進(jìn)行圓形截面鋼管混凝土拋物線無(wú)鉸拱在沿跨度方向均布荷載作用下的出平面徐變穩(wěn)定性能試驗(yàn)，獲得構(gòu)件在持荷一年后的穩(wěn)定承載力為150kN，時(shí)效作用對(duì)鋼管混凝土拱肋位移的影響不可忽視。 2） 通過UMAT二次開發(fā)程序?qū)BAQUS有限元軟件進(jìn)行二次開發(fā)，采用歐洲規(guī)范EC2模型及逐步積分法模擬核心混凝土在變應(yīng)力作用下的時(shí)效作用，采用韓林海模型模擬高應(yīng)力狀態(tài)下核心混凝土的非線性性能及約束作用，建立了較為精確的鋼管混凝土拱肋徐變穩(wěn)定性能有限元分析模型。該模型可同時(shí)考慮施工過程、混凝土的老化、軸力與彎矩組合作用下構(gòu)件的長(zhǎng)期效應(yīng)、幾何與材料非線性等因素。通過與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了有限元模型的可靠性。 3）通過系統(tǒng)的參數(shù)分析，研究核心混凝土?xí)r效作用所引起的屈曲前變形對(duì)圓形截面鋼管混凝土拋物線無(wú)鉸拱出平面穩(wěn)定承載力的影響，確定關(guān)鍵參數(shù)，提出考慮該影響的拱肋出平面穩(wěn)定承載力設(shè)計(jì)公式。分析發(fā)現(xiàn)，時(shí)效作用最多可使拱出平面穩(wěn)定承載力降低14%，所提出的設(shè)計(jì)公式與有限元結(jié)果吻合良好，相差不超過10%，且偏于安全。 4）分析發(fā)現(xiàn)，時(shí)效作用所引起的拱肋屈曲前線型偏移是影響拱肋穩(wěn)定承載力的最關(guān)鍵因素。為此，提出一種簡(jiǎn)化方法預(yù)測(cè)拱肋長(zhǎng)期位移，并通過增加拱肋初始缺陷考慮該偏位量對(duì)其穩(wěn)定承載力的影響，建立了一種鋼管混凝土拱出平面徐變穩(wěn)定承載力的簡(jiǎn)化分析方法。其分析結(jié)果與精確模型的分析結(jié)果相差不超過5%，是合理可靠的。 5）考慮施工過程影響，分析四肢桁式鋼管混凝土拱肋出平面徐變穩(wěn)定性能，確定主要影響因素。分析發(fā)現(xiàn)，兼顧時(shí)效作用與施工過程影響后，四肢桁式鋼管混凝土拱出平面徐變穩(wěn)定性能，確定主要影響因素。分析發(fā)現(xiàn)，兼顧時(shí)效作用與施工過程后，四肢桁式鋼管混凝土拱的出平面穩(wěn)定承載力降低幅度顯著增大，最大可降低23%。 2100433B

近二十年來(lái)，鋼管混凝土拱橋因力學(xué)性能優(yōu)越、施工方便等優(yōu)勢(shì)在我國(guó)發(fā)展迅速，其最大跨徑已超過500米。但跨徑的增大導(dǎo)致鋼管混凝土拱肋出平面徐變穩(wěn)定問題日益突出。事實(shí)上，由于現(xiàn)有設(shè)計(jì)并未考慮徐變對(duì)拱肋出平面穩(wěn)定的影響，若干上世紀(jì)90年代建成的鋼管混凝土拱橋近年已出現(xiàn)安全問題?，F(xiàn)有兩部鋼管混凝土拱橋地方標(biāo)準(zhǔn)（2011年）均未考慮拱肋出平面徐變穩(wěn)定。而相關(guān)研究剛剛起步，研究結(jié)論缺乏試驗(yàn)驗(yàn)證，且分析時(shí)未考慮施工過程影響，計(jì)算結(jié)果偏于不安全。因此，本項(xiàng)目擬進(jìn)行鋼管混凝土拱出平面徐變穩(wěn)定性能試驗(yàn)；考慮施工過程影響，系統(tǒng)分析鋼管混凝土拱肋出平面徐變穩(wěn)定性能，確定主要影響因素，提出有限元簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并建立鋼管混凝土拱肋出平面穩(wěn)定安全系數(shù)的徐變折減系數(shù)設(shè)計(jì)公式。本項(xiàng)目的研究成果將進(jìn)一步完善鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)理論，促進(jìn)該橋型的發(fā)展。

內(nèi)容介紹

《鋼管混凝土徐變》在對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用混凝土徐變的繼效流動(dòng)理論及多軸應(yīng)力下混凝土徐變理論，對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件的徐變進(jìn)行了分析，并給出簡(jiǎn)便的設(shè)計(jì)公式，將其應(yīng)用于鋼管混凝土的格構(gòu)柱、框架結(jié)構(gòu)和拱橋結(jié)構(gòu)中。全書共分7章，主要內(nèi)容包括緒論、鋼管混凝土的軸心受壓構(gòu)件徐變、小偏心受壓構(gòu)件徐變、大偏心受壓構(gòu)件徐變、受彎構(gòu)件徐變及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)徐變等?！朵摴芑炷列熳儭房晒氖峦聊竟こ?、力學(xué)研究等的科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。

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本書重點(diǎn)闡述鋼管混凝土徐變理論。本書主要內(nèi)容包括鋼管混凝土軸心受壓、偏心受壓、受彎構(gòu)件以及鋼管混凝土構(gòu)件在溫度影響下的徐變行為分析，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在考慮幾何非線性、溫度效應(yīng)等因素作用下的徐變效應(yīng)分析，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)徐變效應(yīng)的概率分析以及徐變對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)適用性可靠度的影響，徐變對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、確定性動(dòng)力響應(yīng)、隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)和動(dòng)力可靠度的影響等內(nèi)容。本書的研究?jī)?nèi)容屬于鋼管混凝土徐變研究的前沿問題。本書按照研究問題劃分章節(jié)，每一章都獨(dú)立、完整地?cái)⑹隽艘活悊栴}，包括相應(yīng)的研究背景、研究方法和過程、研究結(jié)論等。 本書可供從事土木工程領(lǐng)域研究的科技人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

快速水化的核心混凝土在很早齡期就開始與鋼管協(xié)同承受荷載，體現(xiàn)鋼管混凝土早齡期徐變區(qū)別其他結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。早齡期徐變使鋼管混凝土應(yīng)力分布和變形具有顯著的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。為合理計(jì)算鋼管混凝土初始應(yīng)力和變形，對(duì)早齡期徐變進(jìn)行研究是必要的。.本項(xiàng)目對(duì)鋼管混凝土早齡期徐變開展試驗(yàn)和理論研究。應(yīng)力狀態(tài)下早齡期核心混凝土強(qiáng)度和彈性模量發(fā)展對(duì)分析早齡期鋼管混凝土力學(xué)性能非常重要，故開展試驗(yàn)并應(yīng)用可壓縮堆積模型建立計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用水化動(dòng)力學(xué)和粘彈性理論建立核心混凝土早齡期徐變模型。通過確定鋼管與核心混凝土彈性模量比時(shí)程曲線，解決彈性理論對(duì)早齡期混凝土不適用的難題，結(jié)合試驗(yàn)，建立鋼管混凝土早齡期徐變計(jì)算方法。進(jìn)行鋼管混凝土壓彎構(gòu)件早齡期徐變?cè)囼?yàn)，分析早齡期徐變對(duì)鋼管混凝土應(yīng)力分布和變形的影響。最后，探討徐變?cè)谠琮g期與標(biāo)準(zhǔn)齡期計(jì)算上的統(tǒng)一性。項(xiàng)目立題新穎，創(chuàng)新性強(qiáng)，理論研究難度大。申請(qǐng)人前期工作基礎(chǔ)扎實(shí)。