徐变对钢管混凝土拱桥静动力性能的影响研究.ppt

徐变对钢管混凝土拱桥静动力性能的影响研究主要内容钢管混凝土拱桥的发展现状钢管混凝土材料的优点：1）充分发挥钢材和混凝土材料的优点，弥补相互的不足2）力学性能好：受压、抗震3）便于施工4）经济钢管混凝土拱桥优点：1）提高材料强度，拱圈自重减轻，施工方便；2）跨越能力大；3）造价经济；4）外形美观。钢管混凝土拱桥的主要类型1990年我国建成第一座钢管混凝土拱桥---四川旺苍东河大桥，此后的近二十年间钢管混凝土拱桥迅速发展，据不完全统计，我国已建成钢管混凝土拱桥已达200多座。1990年四川旺苍东河大桥，我国第一座钢管混凝土拱桥，跨度为115m，下承式刚架系杆拱，由2φ800×10钢管混凝土组成拱肋。2000年广州丫髻沙大桥，中承式钢管混凝土拱桥，跨度为360m，它由6根钢管混凝土管组成格构式拱肋。2005年，巫山长江大桥，主跨492m，中承式钢管混凝土拱桥1997年建成的重庆万州长江大桥，跨度为420m，最大跨度混凝土箱形截面拱桥，以钢管混凝土肢管为劲性骨架2.钢管混凝土徐变的研究钢管混凝土徐变的实验研究6）1993年王湛共进行了3组6个钢管混凝土试件的徐变试验，得出了钢管混凝土的徐变曲线；7）韩林海在2001年进行了矩形截面钢管混凝土轴心受压构件变形和承载力的试验研究，提出了考虑长期荷载作用影响时矩形钢管混凝土轴心受压柱承载力的简化计算公式。目前国内外进行的钢管混凝土徐变试验中，共有58个轴压试件和22个偏压试件。在这些试验中，徐变的影响因素考虑得并不全面，试验手段也有待于提高。基于已有试验研究，得到主要结果如下：钢管混凝土的徐变早期发展很快，60天后曲线减缓，一年后几乎停止。2)一般认为徐变将会降低钢管混凝土的承载力。3)钢管混凝土的含钢率、应力级别、加载龄期等都会对徐变产生影响。2.2钢管混凝土徐变的理论研究徐变计算理论主要有有效模量法、老化理论、弹性徐变理论、继效流动理论以及B3模型法。混凝土徐变的继效流动理论继效流动理论构造的混凝土在t时刻的徐变计算公式为B3模型上式中、、三项分别代表了老化粘弹性柔量、非老化粘弹性柔量和流变柔量。B3模型特点：1）它比ACI、CEB-FIP模型有更多分析参数的计算式；2）它能合理的解释混凝土徐变的微观机理；3）考虑了更多的因素：相对湿度、干燥时暴露在外的湿度、混凝土尺寸、混凝土构件的形状、混凝土28天的强度、水灰比、骨料水泥比、混凝土干燥龄期及混凝土的加载龄期等；4）B3模型能根据短期徐变实验数据来预测长期徐变。北京交通大学对钢管混凝土的徐变理论进行了大量研究工作。采用混凝土徐变的继效流动理论、固结理论、三维应力状态下混凝土的徐变理论，结合钢管混凝土轴心受压、偏心受压和受弯构件的受力特点，对钢管混凝土构件的徐变从理论上进行了研究，推导出一维形式的钢管混凝土轴心受压、偏心受压和受弯构件徐变的计算公式(王元丰，2006)。并且，将基于混凝土徐变继效流动理论的钢管混凝土轴心受压构件、压弯构件徐变计算方法和有限元方法相结合，建立了合理、简便的分析钢管混凝土拱桥（杜金生等，2004）、钢管混凝土格构柱（韩冰等，2005）、钢管混凝土框架结构（刘可为等,2005）的徐变影响方法。钢管混凝土构件的徐变研究成果多轴应力状态下混凝土徐变理论钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算方法钢管混凝土轴心受压构件徐变钢管混凝土小偏心受压构件徐变的计算方法钢管混凝土大偏心受压构件徐变的计算方法钢管混凝土受弯构件徐变的计算方法B3模型与其它模型比较曲线1)基于ACI的徐变模型比其他模型的计算值偏大，早期发展很快，后期发展平缓；2)基于继效流动理论的徐变模型的计算值与试验值相比则偏小；3)整体上，基于B3模型的钢管混凝土徐变模型与试验值符合较好。钢管混凝土轴心受压构件徐变设计公式数值计算曲线钢管混凝土大偏心受压构件徐变设计公式钢管混凝土受弯构件徐变设计公式主要成果3.徐变对钢管混凝土拱桥的静力性能的影响分析在徐变对钢管混凝土拱桥的影响方面，尚未见到国外关于此方面研究的文献。在我国，主要有以下研究：1）上海交通大学顾建中等（2001a，2001b）采用普通混凝土徐变的计算模型对钢管混凝土徐变进行分析，而钢管混凝土中的钢管和混凝土均处于多轴应力状态，因此其计算模型不太合理，而且计算公式比较繁杂，计算量大；2）广西大学谢肖礼等（2001a，2001b）根据混凝土徐变的老化理论，推导出徐变对钢管混凝土截面引起的应力重分布的表达式，但老化理论在混凝土应力递减时高估了徐变变形，不适合应用于计算钢管混凝土徐变；3）北京交通大学王元丰等（2004，2007）根据混凝土徐变继效流动理论，结合钢管混凝土构件徐变的计算方法和有限元方法，建立钢管混凝土拱桥徐变影响的方法，但继效流动理论并不能研究混凝土参数对徐变的影响，且其是由水工试验结果回归出的公式