核心混凝土收縮和徐變對鋼管混凝土拱橋靜力性能影響

鋼管混凝土以其抗壓強度高、鋼管拱肋可兼作施工骨架的優(yōu)點，被越來越多地應用到拱橋中。但工程實踐發(fā)現(xiàn)成橋后拱肋鋼管與核心混凝土普遍出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，影響了鋼管與核心混凝土共同工作，原有基于兩者共同工作的計算理論與設計方法受到質疑。目前研究表明核心混凝土收縮和徐變是引起脫空的主要原因。由于鋼管混凝土拱橋中的拱肋與房屋結構中的鋼管混凝土柱在工作環(huán)境、混凝土種類、混凝土澆筑方向等方面存在差異，現(xiàn)有針對鋼管混凝土柱收縮和徐變的研究成果不能直接用于鋼管混凝土拱橋。本項目針對鋼管混凝土拱橋的特點，研究核心混凝土收縮和徐變對鋼管混凝土拱橋靜力性能的影響，建立適合鋼管混凝土拱橋的混凝土收縮和徐變模型；提出減少脫空的有效措施；確定正確評價鋼管與核心混凝土脫空對拱橋力學性能影響標準；提出考慮核心混凝土收縮和徐變影響的鋼管混凝土構件及鋼管混凝土拱橋設計建議，完善鋼管混凝土拱橋計算理論與設計方法。 2100433B

靜力性能與動力性能是結構問題的不同方面，在很多情況下二者相互影響。尤其像徐變是與結構相伴隨的，在承受地震荷載時，結構已經(jīng)由于徐變效應產(chǎn)生附加的應力和變形，這將影響結構的自振性能和在地震荷載下的響應。對于大跨度橋梁由于所承受的荷載、結構的幾何尺寸相對更大，徐變對地震荷載下結構動力響應影響不容忽視。.本項目將研究徐變對鋼管混凝土拱橋動力性能、地震響應的影響。將申請者提出的基于B3模型的鋼管混凝土徐變分析方法與有限元法相結合，考慮徐變的幾何與物理非線性效應，建立分析徐變對鋼管混凝土拱橋抗震性能影響的理論方法，測試得到不同徐變時間鋼管混凝土構件、拱橋自振性能的變化規(guī)律，研究徐變對拱橋地震荷載下變形和應力的影響，以及含鋼率與水灰比混凝土組分等參數(shù)對拱橋抗震性能的影響。這項研究綜合靜力與動力分析，考慮多種非線性問題，具有很大的挑戰(zhàn)性和很強的原始創(chuàng)新性。 2100433B

混凝土收縮徐變除了導致預應力損失外,還影響梁部結構和線形。采用掛籃懸澆施工的預應力連續(xù)剛構橋和連續(xù)梁橋在結構合龍、體系轉換時,徐變是主要的考慮因素之一。

就橋梁工程而言,混凝土收縮徐變的影響主要有:

（1）由于梁部混凝土受壓區(qū)的混凝土收縮和徐變,引起梁體撓度增大;

（2）徐變會增大偏心受壓柱的彎曲,增大初偏心，從而降低承載能力;

（3）導致預應力混凝土構件的預應力損失;

（4）對組合截面的構件(含不同材料組合截面,如鋼筋混凝土組合截面,或不同齡期混凝土組合截面等),徐變會使截面二的應力重

（5）對超靜定結構，混凝土徐變會導致結構內(nèi)力重分布,即引起結構的次內(nèi)力:

（6）在混凝土局部受力處,徐變可降低應力峰值;

（7）由于收縮內(nèi)應力,容易引起構件外表面裂縫等。2100433B