《考慮屈曲前變形的鋼管混凝土拋物線拱平面內穩定研究》是依託哈爾濱工業大學，由劉昌永擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：考慮屈曲前變形的鋼管混凝土拋物線拱平面內穩定研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉昌永
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼管混凝土拱因具有自重輕、抗壓強度高、施工便捷等優點，在橋樑工程、捷運隧道開挖支護、渡槽結構以及大跨度體育場館中得到廣泛套用。隨著鋼管混凝土拱跨度的不斷增大，其平面內穩定問題日益突出，往往成為控制設計的關鍵因素。現行規程或行業標準均推薦採用等效樑柱法進行鋼管混凝土拱的平面內穩定設計，但該方法基於經典彈性穩定理論，未考慮屈曲前變形對穩定承載力的影響，因此不適用於屈曲前變形顯著的鋼管混凝土淺拱。此外，等效樑柱法忽略了彎矩沿拱身不均勻分布對穩定承載力的影響，導致計算結果與拱的實際承載力存在較大出入。本項目以工程中較常採用的拋物線拱作為研究對象，採用理論與實驗相結合的方法，研究屈曲前變形對鋼管混凝土拱平面內穩定承載力的影響；在此基礎上，建立考慮彎矩不均勻分布的壓彎相關設計公式以用於鋼管混凝土拋物線拱的平面內穩定設計。本項目旨在進一步完善鋼管混凝土拱平面內穩定的設計理論與設計方法。
結題摘要
隨著鋼管混凝土拱橋跨度的不斷增加，其平面內穩定問題日益突出。現行規範或規程均推薦採用等效樑柱法進行鋼管混凝土拱的平面內穩定設計，但該方法基於經典彈性穩定理論，未考慮屈曲前變形對穩定承載力的影響，因此不適用於屈曲前變形顯著的大跨徑鋼管混凝土淺拱。此外，等效樑柱法忽略了彎矩沿拱身不均勻分布對穩定承載力的影響，導致計算結果與拱的實際承載力存在較大出入。本項目以工程中較常採用的大跨徑鋼管混凝土拋物線拱作為研究對象，研究了屈曲前變形對鋼管混凝土拱平面內穩定承載力的影響；在此基礎上，建立了考慮彎矩不均勻分布的壓彎相關設計公式以用於大跨徑鋼管混凝土拋物線拱的平面內穩定設計。主要研究內容、重要結果和關鍵數據如下：（1）通過三種不同矢跨比鋼管混凝土拋物線拱在三種不同荷載工況下的試驗研究，得到了在均布豎向荷載和四分點荷載作用下，鋼管混凝土拋物線拱的平面內失穩破壞模式為反對稱失穩；在拱頂載入工況下，鋼管混凝土拋物線拱則呈現出正對稱的失穩破壞模式。鋼管混凝土拋物線拱平面內穩定荷載-位移曲線可分為彈性階段、彈塑性階段和失穩破壞三個階段，不同矢跨比和載入工況下鋼管混凝土拱均具有較強的塑性變形能力。（2）通過本文所得的彈塑性穩定承載力與現有規範計算結果的對比分析發現，規範的計算公式並不能準確計算結構的穩定承載力。為考慮矢跨比對穩定承載力的影響，本文對現有規範採用的穩定係數進行了修正，並通過與有限元結果對比可知，修正後的穩定係數計算公式可以較好的計算鋼管混凝土拋物線拱的平面內穩定承載力。提出了鋼管混凝土拋物線拱在壓彎作用下的穩定承載力計算公式，並通過與有限元結果的對比分析得到利用該公式計算壓彎作用下結構的平面內穩定承載力是安全可靠的。 本項目的研究可用於工程中較常採用的鋼管混凝土拋物線拱的平面內軸壓及壓彎穩定承載力計算，改善了傳統設計理論不能考慮矢跨比對鋼管混凝土拋物線拱影響的缺點，使得計算結果更加安全可靠，有較強的工程指導意義。
