钢管混凝土拱极限承载力计算及相关参数分析

桥作文之大跨度钢拱桥结构极限承载力分析

大跨度钢拱桥结构极限承载力分析摘要：随着拱桥跨径的不断增大，拱桥的极限承载力问题已引起了人们的广泛重视。

本文从分析理论、试验研究及极限承载力分析方面介绍拱桥结构极限承载力研究现状与发展趋势。

关键词：大跨度拱桥；承载力；分析随着拱桥跨径的不断增大，拱桥的极限承载力问题将会变得更为重要。

过去，人们对拱桥的极限承载力分析主要采用线性方法，其中具有代表性的是线性屈曲法，由于该方法未考虑结构非线性和结构“初始缺陷”的影响，因此，仅适用于较理想的结构。

随着计算机的日益发展和广泛应用，非线性有限元分析方法不断兴起，并逐渐成为结构极限承载力分析中强有力的工具。

由于结构材料非线性的复杂性，目前缺乏相应的分析软件，精确考虑结构几何非线性和材料非线性的方法在拱桥极限承载力分析中一直未得到应用。

此外，我国对拱桥极限承载力的研究主要集中在钢筋混凝土拱、钢桁架拱以及钢管混凝土拱，对大跨度钢拱桥极限承载力分析研究较少。

然而，随着国民经济的迅速发展，拱桥跨度的不断增大，开展对大跨度钢拱桥极限承载力的研究已势在必行。

1 现状1.1 分析理论和方法现状人们对拱桥结构极限承载力的认识是与其计算理论的发展紧密相连的。

早期的拱桥极限承载力理论为线弹性理论，该理论是首先假定结构的不同失稳模态，建立起相应的屈曲平衡微分方程，然后求解得到结构的极限荷载或者是通过求解特征值的方法计算出相应的屈曲临界荷载，因此，该理论属于第一类稳定理论的范畴。

随着拱桥跨径的增大，人们逐渐发现采用线弹性理论会过高地估计结构的承载能力，是偏于不安全的。

因此，建立了拱桥结构极限承载力分析的挠度理论，该理论是建立在结构第二类稳定的基础上，考虑了结构几何非线性对极限荷载的影响。

随后，更为精确的弹塑性分析理论被建立起来，并被运用到拱桥结构极限承载力分析中去。

由于该理论综合考虑了结构几何、材料非线性的影响，因此，采用该理论计算出的临界荷载能较真实地反映结构的承载能力。

拱桥极限承载力理论的发展离不开其分析方法的发展。

新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｗｄｕｍｂｂｅｌｌ — ｓｈａｐｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｉｆｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｅ（ＣＦＳＴ）ｍｅｍｂｅｒｈａｓｂｅｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅ
新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法
吴春巧，盛叶，黄文金
（福建农林大学交通与土木工程学院，福建福州３５０００２）
摘要：新型哑铃形钢管混凝土构件能有效地解决传统哑铃形钢管混凝土构件在施工过程中出现的爆管问题，这
Ｊｕｎ．２０１３
文章编号：１００９－４８２２（２０１３）０３－１７１３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－４８２２．２０１３．０３．０２８
ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍａｒｅａｌｎｅｗｄｕｍｂｂｅｌｌ－ｓｈａｐｅｄａｒｃｈｂｉｄｒｇｅ．
ＷＵＣｈｕｎ — ｑｉａｏ，ＳＨＥＮＧＹｅ，ＨＵＡＮＧＷｅｎ — ｊｉｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ３５０００２，Ｃｈｉｎａ）

钢管混凝土柱承载力计算

钢管混凝土柱承载力计算
1.确定柱的尺寸：包括柱的截面形状、柱长及受力情况等。

根据设计
要求和结构计算的要求，确定钢管的内径、外径、厚度等参数。

2.钢管强度计算：钢管的承载能力主要包括强度和稳定性两个方面。

在计算强度时，可以根据截面形状和受力情况确定受压、受拉区域，计算
受压区域的抗压承载力和受拉区域的抗拉承载力。

3.混凝土承载力计算：混凝土的承载力主要由混凝土的抗压强度决定。

根据钢管的尺寸和受力情况，计算出混凝土所承受的压力，然后根据混凝
土的抗压强度，得到混凝土的承载力。

4.协同效应计算：钢管和混凝土是钢管混凝土柱的组成部分，二者之
间通过混凝土填充管道的方式实现力的传递。

在计算中需要考虑钢管和混
凝土之间的协同效应，即钢管与混凝土的相互制约和共同工作。

5.构造计算模型：根据具体的设计要求和计算方法，将整个钢管混凝
土柱的计算过程建立成一个合理的计算模型，包括钢管和混凝土的尺寸、
材料特性、受力情况等。

6.承载力计算：根据以上的步骤和计算模型，进行钢管混凝土柱的承
载力计算。

计算的结果应当满足设计要求和强度安全要求，确定柱的尺寸
和材料。

需要注意的是，上述计算方法只是一种常用的计算方法，真实工程中
的计算往往更加复杂，需要根据具体的设计要求和构造形式进行计算。

此外，在实际工程中，还需要考虑其他因素，如柱的轴心受力情况、边缘效应、开裂和翻转等，以确保柱的承载能力和结构的稳定性。

整个计算过程需要结构工程师根据具体的设计要求和实际情况进行评估，并进行必要的验算和优化设计，以确保钢管混凝土柱的承载能力和结构的安全性。

大跨度钢管混凝土拱桥受力性能分析

参考内容
基本内容
随着经济的发展和科技的进步，我国基础设施建设规模不断扩大，尤其是大跨度桥梁的建设取得了长足的发展。大跨度钢管混凝土拱桥作为现代桥梁工程的重要类型，具有结构轻盈、跨越能力大、美观环保等优点，因此在公路、铁路和城市交通领域得到广泛应用。
然而，大跨度钢管混凝土拱桥施工过程复杂，涉及众多关键技术，如何确保桥梁施工过程中的稳定性、安全性和精度控制成为亟待解决的问题。本次演示旨在探讨大跨度钢管混凝土拱桥施工控制方面的研究，以期为类似桥梁工程建设提供理论支持和实践指导。
参考内容二
一、引言
随着现代工程技术的不断发展，大跨度桥梁的设计和施工越来越受到人们的。大跨度桥梁不仅在视觉上提供了宏大的景观效果，而且在功能上满足了跨越大型河流、峡谷或其他复杂地形的需求。在众多大跨度桥梁中，大跨度钢管混凝土拱桥因其独特的结构特性，如高强度、耐久性好、造价低等，而在桥梁工程中具有广泛的应用。
在实验研究方面，学者们通过制作缩尺模型、全桥模型等进行了各种加载实验，以探究拱桥的受力性能。这些实验表明，大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的承载能力和变形性能，同时拱脚处容易出现裂缝。尽管实验研究在某些方面取得了成果，但仍存在实验条件与实际环境有所差异等问题。
本次演示主要研究大跨度钢管混凝土拱桥的受力性能，借助完善的理论和实验设施，旨在探寻拱桥结构中应力、应变和强度等指标的变化规律。首先，运用有限元软件建立大跨度钢管混凝土拱桥的数值模型，进行静力分析和模态分析，以获取拱桥在自重作用下的应力分布和振动特性。
文献综述
大跨度钢管混凝土拱桥的非线性地震反应研究已经取得了不少进展。国内外学者通过理论分析、实验研究及数值模拟等方法，对拱桥的地震响应进行了深入探讨。已有的研究主要集中在以下几个方面：

钢管混凝土轴心受压承载力计算理论比较分析

凝土轴压构件的承载力。（）３ＡＤ规范。Ｉ（９７是日本建筑学量再采用换算模量对其进行内力分析的，以会出现分析结果ＡＪ１９）所
会在大量试验研究的基础上提出的设计规范，它同时给出了极和构件设计不准确的情况；另外，将钢管和混凝土统一成整体限状态设计法和允许应力设计法，其截面形式包括圆形和方、后，不易明确混凝土的分担作用和结构行为，以具有一定的所矩形。（）Ｂ１．１０３钢管混凝土结构技术规程》４ＤＪ３５－０。《２为福建局限性。
１．统一理论。统一理论 ” “ 是钟善桐１９年在总结以往研９３引起了国内外诸多学者的关注，过长期深入的研究，得了究成果的基础之上提出的，通取该理论认为钢管混凝土在承受各种
巨大的成果。目前，国外关于钢管混凝土构件的设计规程主要荷载作用时的工作性能是随材料的物理参数、统一体的几何参
使而且该计算公式是在回归但随着经济的发展，我国学者在这一领域所取得的研究成果也工作效应，其计算结果偏于安全，令人瞩目，制定的设计规程包括ＣＣＳ８９１９）分析的基础之上建立的，Ｅ２：０（９２、缺乏试验验证，还需进一步研究。
别为：一理论、钢理论和拟混凝土理论。统拟
【关键词】钢管混凝土；轴心受压承载力；计算理论
钢管混凝土结构是指在钢管内充填素混凝土形成的组合土的计算理论主要有三种：统一理论、拟钢理论和拟混凝土理结构，它凭着高承载力、塑性和韧性好、耐火性能好、经济效益论，现分别做简要介绍。好和施工方便等优点在实际工程中得到了广泛的应用，同时也

拱桥—钢管拱计算书(DOC)

潜江河大桥计算书1．基本信息1.1.工程概况祥和路位于安庆市新城中心区，是安庆市城市规划中一条重要的东西走等主要城市道路交叉。

顺安路至潜江路之间路基按38米设计，本桥——潜江河大桥位于顺安路和潜江路之间。

本桥位于规划河流潜江沟上，潜江沟规划河底宽度45m，上口宽度80~100m，设计采用1×60m下承式钢管混凝土系杆拱跨越。

1.2.技术标准（1）设计荷载：公路－Ⅰ级，人群荷载集度3.5kN/m2。

（2）桥面横坡：双向1.5％。

（3）桥梁横断面：2×[4.5m(人行道)+4.5 m(非)+2.5m(隔离带)]+15m(车)=38m(全宽)。

（4）地震动峰值加速度0.1 g（基本烈度7度），按8度抗震设防。

（5）环境类别：I（6）年平均相对湿度：70%（7）竖向梯度温度效应：按现行规范规定取值。

（8）年均温差：按升温20℃。

（9）结构重要性系数：11.3.主要规范《城市桥梁设计准则》（CJJ 11－93）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004)《桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01－2008)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT GD62-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT GD63-2007)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）《钢管混凝土结构技术规范》（DBJ 13-51-2003）福建省地方标准《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）其他相关的国家标准、规范1.4.结构概述桥梁横向布置：4.5m（人行道）+4.5m（非机动车道）+2.5m（隔离带）+15m（机动车道）+2.5m（隔离带）+4.5m（非机动车道）+4.5m（人行道），桥梁总宽38m。

钢管混凝土承载力计算表

钢管混凝土承载力计算表
钢管外径 d800柱实际长度 l17M110钢管壁厚 t12柱计算长度系数μ1M210钢管材料信息：16Mn柱计算长度l017柱端弯距0抗压强度设计值 fa310柱等效长度系数k1柱端轴力8250屈服强度 fy345柱等效长度le17e0:0弹性模量 Ea：206000β1
混凝土材料信息：C40
抗压强度设计值 fc19.5满足
弹性模量 Ec：32500不满足
构造要求:
1.混凝土强度等级不宜低于C30.满足
2.钢管外径不宜小于100毫米,壁厚不宜小于4毫米.满足
3.d/t宜在20~85*SQRT(235/fy)之间满足
4.套箍指标θ宜在0.3~3之间.满足
5.容许长细比l/d不宜超过表3.1.5的限值(20).不满足
套箍指标θ:0.99855294
长细比折减系数φl0.52236913
偏心率折减系数φe1
N0:27647.4325
承载力设计值 Nμ:14442.1652
说明:
1. 本表根据中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》编写.
2. 本表用于计算圆形截面钢管混凝土柱承载力.
3. 钢管柱按无侧移框架柱计算.
4. 轴心受压柱时,取M1=M2
5. M1是柱端弯距设计值较小者,M2是柱端弯距设计值较大者,M1<M2.
6. 若柱为单曲压弯,β为正,若柱为双曲压弯,β为负.
7.截面尺寸单位:mm;柱长:m;材料信息:N/mm2;弯距:KN-M;轴力、承载力:KN;
规程》编写.。

钢管混凝土核心柱极限承载力分析

钢管混凝土核心柱极限承载力分析
周笑，阳彭
（成都医学院基建工程处，四川成都６０８）１０４
【摘要】钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的相互作用，充分发挥两种材料的力学性能｝管而钢
混凝土柱则利用外包混凝土解决了钢管裸露在外带来的种种问题。文中详细推导了普通箍筋约束钢管混凝
【中图分类号】Ｔ３３１Ｕ２，
【文献标识码】Ａ
研究还未见有关报导，缺乏设计所需的合理计算公式。本文主要就这两类柱的极限承载力计算进行分析研究。
１钢管混凝土核心柱的特点
钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中
钢管混凝土柱根据外包混凝土箍筋约束情况，以分为可以下几种类型：普通箍筋约束钢管混凝土柱（以下称柱Ａ）；
分别为纵向受压钢筋的截面积和强度，＝ｌ。Ａ｝挚，
１ｃＪ
考虑到外包混凝土与钢管混凝土核心一般不能同时达到极限承载力，需增加一个折减系数，即：
防腐及防火处理，此，程中常采用对其外包混凝土处理，为工即将钢管混凝土置于柱截面核心，包普通钢筋混凝土，外内
２柱Ａ极限承载力分析
目前，内外介绍该类组合柱极限承载力方法主要有以国
型及配筋情况而定。而柱Ａ外包混凝土没有普通箍筋的横向约束作用，钢管内混凝土只受到钢管一层横向约束作用。对于普通钢管混凝土柱极限承载力性能，内外已做了国大量的理论分析和试验研究，提出了相应的计算公式。而并钢管混凝土柱Ａ，国内外在这方面的研究刚刚起步；Ｂ的柱

ansys模拟钢管混凝土的极限承载能力

薄壁钢管混凝土柱轴心受压性能的实例分析建立的单元类型都为solid45号单元，因为计算较为简单的缘故。

构件参数d=200, t=5 , l=840 , fy=265.8e6 , fc=27.15e6 , ec=21700e6, es=210000e6。

一、建立钢管混凝土实体模型并对此模型进行网格划分钢管混凝土单元单元、材料应力应变关系的定义钢管应力应变关系混凝土材料的应力应变关系（采用随动硬化模型）三、施加位移约束和荷载ANSYSto载方式有两种：一种是位移加载，一种是力加载。

本文采用的是位移加载方式，采用力加载法在接近应力峰值时会遇到很大的收敛问题，而采用位移加载法比较容易收敛，且得等到的荷载一位移曲线较好在底部施加固定端约束，同时在顶面施加在面方向的移动，UX、UZ,在顶面的所用节点进行耦合，使其在沿着柱的方向上有相同的位移。

然后是施加位移，在顶面所有节点施加位移荷载，UY=0.003大概是这么多。

四、求解定义完求解步之后，设置分析选项后，就可进行有限元的计算4 5 L X 工T . B ELt五、检查结果.224E+09 -233E+09 -242E+G9 .252E409 .261E-bO9,228£+0® .238E+09 .247E + 0& .256E+05钢管的冯米泽斯应力.143E + 0B . 7O2E+O6 . 126EW5 a 1B2E4-G9 ..230E+D9■ 423E+oe,981£+0B .154E+09 -21DE+09 a2«6E-^09|整体的冯米泽斯应力阳'--.OOS -.CO5333 -.001^7 -.IOO E-02 -.333E-0^ -.OCSCt? -.003 -.001353 -.6C7E-03节点位移图六、荷载一应变全程曲线计算节点力的时候是通过顶面节点Y方向节点力求和操作来求解。

钢筋混凝土拱桥承载能力评定

钢筋混凝土拱桥承载能力评定发布时间：2022-06-30T08:31:03.222Z 来源：《新型城镇化》2022年13期作者：郭如意[导读] 桥涵结构往往是道路的咽喉，影响着整条道路的顺利运行和人民群众的生命财产安全，需要引起养护管理部门的重视。

山东省公路设计咨询有限公司山东济南 250000摘要：拱桥以其良好的跨越能力和承载能力，在我国桥梁类型中占有一定的比例，尤其是在农村公路桥涵中，拱桥或是拱涵占有比例更大。

这其中，钢筋混凝土拱桥是比例比较大的一种。

本文以某座具体拱桥为例，通过对其进行技术状况评定与结构检算，确定了其承载能力，为养护管理部门制定相应的措施提供了可靠依据。

关键词：钢筋混凝土；拱桥；技术状况评定；结构检算ABSTRACT： Arch Bridge has a certain proportion in bridge type in our country, especially in rural highway bridges and culverts, the proportion of arch bridge or arch culvert is larger. Among them, reinforced concrete arch bridge is a larger proportion of one. In this paper, a concrete arch bridge is taken as an example, and its bearing capacity is determined through the evaluation of its technical condition and structural calculation, which provides a reliable basis for the maintenance and management departments to formulate corresponding measures.Key Words： reinforced concrete; Arch Bridge; technical evaluation; structural calculation桥涵结构往往是道路的咽喉，影响着整条道路的顺利运行和人民群众的生命财产安全，需要引起养护管理部门的重视。

钢管混凝土拱桥的计算(组合结构)

第四章钢管混凝土拱桥的计算
第一节钢管混凝土的材料性能第二节钢管混凝土的刚度计算第三节钢管混凝土拱桥的计算
第四章钢管混凝土拱桥的计算
钢管砼拱桥不是一种专门桥型，而是把钢管砼作为主拱受力用的结构材料。
受力特点与拱桥存在共性，计算思路与钢筋砼拱桥相似；但有它独具特点，结构分析时必须注意到这一点。

EA Esc Asc
（5-4-2）
式中，钢管砼组合轴压弹性模量，按式（5-4-3）确定。
第四章钢管混凝土拱桥的计算
采用第一组钢材时Esc的计算值见表5-4-5。采用第二、三组钢材的EA值应按式（5-4-2）的计算值再乘以
换算系数k1后确定。对Q235和Q345钢， k1 ＝0.96；对Q390和Q420钢， k1 ＝0.94。钢材的分组按表5-4-1确定。
第四章钢管混凝土拱桥的计算
2）轴心受压构件的腹杆所受剪力计算
按临界状态时产生的剪力计算，并认为此剪力沿构件全长保持
不变。
可按下式计算平腹杆格构式钢管砼轴心受压构件每根腹杆所受
剪力：

（5-4-16）
式中，—为一根钢管混凝土柱肢的截面面积；

—为一根钢管混凝土组合轴压强度设计值。
第四章钢管混凝土拱桥的计算
第四章钢管混凝土拱桥的计算
AIJ（1997）、CESC28：90（1992）和DB 29-57-2003给出钢管砼轴压刚度的计算公式如下：
EA=EsAs+EcAc
（5-4-4）
式中，—分别为钢材和砼的弹性模量；

—分别为钢管和核心砼的横截面面积。
第四章钢管混凝土拱桥的计算
二、弯曲刚度《钢管砼结构技术规程》（DBJ）给出钢管砼构件在正常使

钢管混凝土核心柱极限承载力分析

四川建筑第30卷4期 2010.08钢管混凝土核心柱极限承载力分析周笑,彭阳(成都医学院基建工程处,四川成都610084)摘要钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料的相互作用,充分发挥两种材料的力学性能;而钢管混凝土柱则利用外包混凝土解决了钢管裸露在外带来的种种问题。

文中详细推导了普通箍筋约束钢管混凝土柱和螺旋箍筋约束钢管混凝土柱的极限承载力计算公式,为该类构件的进一步研究做了一定的基础工作,同时,还对该类构件存在的若干问题进行了初步探讨。

关键词钢管混凝土核心柱; 极限承载力; 外包混凝土中图分类号 TU 323 1文献标识码 A[收稿日期]2009-09-18[作者简介]周笑(1971~),男,本科,工程师,主要从事建筑工程管理方面的工作。

1 钢管混凝土核心柱的特点钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用,充分发挥两种材料的力学性能,即管内混凝土受到钢管紧箍作用处于三向受压状态,强度和延性进一步提高。

同时,管内混凝土的存在可以避免钢筋过早发生局部屈曲,保证其高强力学性能得到充分发挥。

因此,钢管混凝土柱广泛应用于实际工程中,特别是高层建筑底层轴压比较大的柱。

但由于钢管直接暴露在空气中,需要对其进行防锈、防腐及防火处理,为此,工程中常采用对其外包混凝土处理,即将钢管混凝土置于柱截面核心,外包普通钢筋混凝土,内设纵筋和箍筋,称为钢管混凝土核心柱。

外包混凝土钢管混凝土柱与钢管混凝土柱相比,除了提高防锈、防腐及防火能力外,在节点处可以让横向构件从外包钢筋混凝土中穿过或直接锚固在其中,施工简单方便;与钢筋混凝土柱相比,配置钢管可以提高承载力和延性,缩小截面面积并减轻自重;与纯钢柱相比,外包混凝土不仅可以提高防锈、防腐及防火能力,更有助于提高整体稳定性,避免钢材出现局部屈曲,充分利用钢材强度。

因此,钢管混凝土柱广泛应用于高层、超高层建筑中。

钢管混凝土柱根据外包混凝土箍筋约束情况,可以分为以下几种类型:普通箍筋约束钢管混凝土柱(以下称柱A );螺旋箍筋约束钢管混凝土柱(以下称柱B);复合箍筋约束钢管混凝土柱(以下称柱C )。

85m钢管混凝土拱空间验算、动力验算及横向预应力验算

85m钢管混凝土拱空间稳定验算（一）计算模型钢管拱桥空间稳定验算按三维有限元方法建模，采用ALGOR通用程序进行计算。

空间计算模型见图6所示。

共分为1024个节点，1820个三维梁单元。

分析中计入了剪切变形和几何刚度的影响。

图6 空间分析的计算模型（二）计算参数钢管混凝土拱肋按照各自弹性模量的比值，等效为一种材料组成的梁单元。

依据《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS 28：90-1990）的规定，钢管混凝土构件在正常使用极限状态的刚度可按下列规定取值：EA=EsAs+EcAcEI=EsIs+EcIc钢管拱肋截面：As=0.07117 m2Is1=0.024492 m4（面内）Is2=0.0052081 m4（面外）Es=2.0×105 MPa砼拱肋截面：Ac=1.1349 m2Ic1=0.35111 m4（面内）Ic2=0.038789 m4（面外）Ec=3.25×104 MPa等效为组合拱肋截面：A=1.57289 m2I1=0.50183 m4（面内）I2=0.07084 m4（面外）E=3.25×104 MPa（三）稳定验算的荷载工况使用通用程序计算结构的稳定性，实际是按成桥状态直接计算结构内力进而算出稳定系数的，这相当于满堂支架全部结构一次落架的稳定系数。

对于本桥，由于实际施工过程中拱肋的累积恒载内力会大于上述情况，因此计算出稳定系数也会大于实际值的。

为了纠正上述偏差，在平面杆系计算中对于实际施工过程中拱肋轴力和一次落架中拱肋轴力分别作了计算和对比，前者约比后者大8%。

因此，在空间稳定计算中对拱肋的恒载内力计入提高系数1.08，由此计算的稳定系数将符合实际情况。

共分为以下两种结构体系和荷载工况，分别作了稳定计算。

（1）成桥状态：恒载（2）成桥状态：恒载+公路Ⅰ级活载（全跨满布）（四）稳定验算的主要结论计算结果表明，一阶失稳模态为横桥向失稳，在恒载+公路Ⅰ级活载作用下的稳定安全系数为 4.645。

新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法

新型哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法吴春巧;盛叶;黄文金【摘要】新型哑铃形钢管混凝土构件能有效地解决传统哑铃形钢管混凝土构件在施工过程中出现的爆管问题,这一截面形式已逐渐应用于实际的拱桥之中,然而对实际的新型哑铃形拱肋极限承载力的验算尚未见报道.基于某一新型哑铃形拱桥的设计数据,利用3种不同的验算方法对该新型哑铃形拱肋进行极限承载力验算比较,最终提出了适用于新型哑铃形截面钢管混凝土拱肋极限承载力的计算方法.%New dumbbell-shaped concrete filled steel tube (CFST) member has been gradually applied to the bridges for its effective function in solving the blasting problem that existed in traditional dumbbell-shaped section during the construction process.While there are no relevant reports about the calculation methods on loadcarrying capacity of new dumbbell-shaped arch rib.Based on three different regulations,this paper finally proposed an appropriate method that can be used to calculate the load-carrying capacity of this new section through comparing the results of other calculation methods.And this method is certified with the design load data which is collected from a real new dumbbell-shaped arch bridge.【期刊名称】《北华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(014)003【总页数】4页(P358-361)【关键词】新型哑铃形;钢管混凝土;极限承载力【作者】吴春巧;盛叶;黄文金【作者单位】福建农林大学交通与土木工程学院,福建福州350002;福建农林大学交通与土木工程学院,福建福州350002;福建农林大学交通与土木工程学院,福建福州350002【正文语种】中文【中图分类】U448.22在施工过程中，传统的哑铃形截面两管与腹腔交接的位置容易出现爆管现象，为了解决这一问题，文献［1］提出了新型哑铃形的截面形式，由于这种截面腹腔内采用H型钢加劲，不用灌注混凝土，很好地解决了由于腹腔灌注混凝土导致的爆管问题．文献［2-5］已经对这一新型截面形式进行了一系列的实验研究和理论研究，研究结果均表明新型哑铃形截面不仅施工简便，而且抗压、抗弯性能都与传统哑铃形截面不相上下，可以采用与传统哑铃形截面相同的极限承载力计算公式进行计算．这一新型截面形式已经少量应用于钢管混凝土拱桥上，但还没有相关文献对实际的新型哑铃形拱肋的极限承载力进行验算．本文运用文献［6-8］提出的传统哑铃形钢管混凝土拱肋极限承载力计算方法对某新型哑铃形钢管混凝土拱肋进行验算(对其中一种计算方法进行了修正)，同时采用钢管混凝土现行规范进行计算．1 桥例概况某新型哑铃形钢管混凝土拱桥的主跨为8×100 m下承式钢管混凝土系杆拱，上、下行分离．主桥两墩中心距100 m，计算跨度为95．5 m，矢跨比为1/4．5．拱轴线采用悬链线，拱轴系数m为1．347．上部结构上、下行为分离式的两座桥，每座桥有两片拱肋，每片由2根φ1 000 mm×16 mm钢管和腹板组成高2．4 m的哑铃形断面．拱肋上、下钢管及钢板采用Q345钢，钢管内浇注C50混凝土;拱脚到第一根吊杆间的腹腔内浇注C50混凝土，其余部分腹腔内不填充混凝土，用H型钢加劲．截面见图1．图1 某新型哑铃形钢管混凝土拱肋横断面Fig．1 Cross-sectionofanew dumbbellshaped CFST arch rib2 材料收集在该新型哑铃形钢管混凝土拱桥拱肋的承载力验算中，荷载组合以组合中考虑预应力的荷载组合I的拱脚单元的组合内力最不利，取内力验算:设计荷载Nj=23 750 kN，Qj=－2 060 kN，Mj=10 280 kN，其中:Nj为钢管混凝土哑铃形拱肋轴力设计值;Qj为钢管混凝土哑铃形拱肋剪力设计值;Mj为钢管混凝土哑铃形拱肋弯矩设计值．3 拱肋极限承载力计算目前，仅文献［6-8］提出了传统哑铃形钢管混凝土拱肋的计算方法，而未见有文献提出新型哑铃形拱肋的极限承载力计算方法．文献［2-5］的研究表明，由于腹腔在总体面积中所占比例小，且在中和轴附近，在受压受弯计算中，新型哑铃形截面的极限承载力计算值和试验值均与传统哑铃形截面的极限承载力相差很小，可以直接用传统哑铃形截面的计算方法来计算新型哑铃形截面．因此，本文在计算实际的新型哑铃形钢管混凝土拱桥的极限承载力时，采用目前传统哑铃形截面的3种极限承载力计算方法，并进行比较．在以下的计算中，如不特殊说明，C50混凝土的抗压强度统一取fck=23．5 MPa，Q345钢的屈服强度统一取为fy=315 MPa．3．1 方法1文献［6］认为钢管混凝土受力时性质与钢材性质类似，因此在材料屈服前可以将哑铃形截面中钢腹板面积折算成钢管混凝土面积，在计算时不考虑腹腔内混凝土的作用．新型哑铃形截面腹腔内没有混凝土，因此计算时直接将腹板按弹性模量比换算为钢管混凝土即可．根据电力部规程《DL5099—98》［9］第6．3．3条进行了修改，得出哑铃形截面压弯构件强度验算公式:当N/A0≥0．2fsc时，N/A0fsc+Mx/W0xfsc≤1;当 N/A0 ＜ 0．2fsc时，N/1．4A0fsc+Mx/W0xfsc≤1，其中:A0为换算面积，A0=πd2/2+2αsct1h1;αsc为钢材与钢管混凝土弹性模量比;W0x为换算截面抵抗矩根据文献［6］，本文中3．2 方法23．2．1 不考虑长细比文献［7］用等效单圆管法计算某新型哑铃形拱桥的极限承载力时，认为哑铃形构件中的两肢单圆管之间有连续腹板连接，不考虑构件的长度增加对极限承载力的影响，将长细比折减系数φl取为1．在计算哑铃形钢管混凝土偏压短柱极限承载力时，忽略腹腔处钢板和混凝土的影响，将哑铃形截面简化为两个单圆管截面，直接套用国内的钢管混凝土规范 CECS［10］，JCJ［11］，DL/T［12］计算其极限承载力．国内钢管混凝土规范CECS，JCJ，DL/T对圆钢管混凝土构件的偏压极限承载力计算方法略有不同，本文在利用文献［7］的方法计算新型哑铃形钢管混凝土拱肋的极限承载力时的计算公式如下:1)CECS规程钢管混凝土单肢柱的承载力计算公式为Nu=φlφeN0，单肢单圆管短柱极限承载力N0=fcAc(1+θ1/2+ θ)=23．5 × 0．735 94 × (1+0．900 81/2+0．9008)×100=49 288 kN，式中:fc为混凝土设计强度;Ac为混凝土面积;θ为套箍指数．通过e/r代替圆钢管混凝土中的e0/rc求出φe，其中:r=2i－t，i为哑铃形截面的回转半径，t为钢管厚度．这里，所以Nu=2φlφeN0=64 074 kN．2)JCJ规程短柱极限承载力 N0=Asfs+K1Acfc=42 579 kN，又K1=1．56，γ =1．124 －2t/D －0．000 3fs=0．998，φe=0．62，所以N=2γφeN0=52 693 kN，式中:As为钢管面积;fs为钢管钢材抗压强度设计值;K1为核心混凝土强度提高系数;γ为φe的修正系数;φe为钢管混凝土偏心受压杆件设计承载力折减系数．3)DL/T规程强度承载力计算．由代入得，式中:Wsc为构件截面抵抗矩;βm为等效弯矩系数，根据GBJ17—88，βm按弯矩作用平面内有侧移的框架柱以及悬臂构件取值，βm=1;γm为构件截面抗弯塑性发展系数，当ξ≥ 0．85时，γm=1．4，当ξ＜0．85 时，γm=1．2;γv为构件截面抗剪塑性发展系数，当ξ≥0．85 时，γv=0．85，当ξ＜ 0．85 时，γv=1．0．3．2．2 考虑长细比按文献［8］介绍的等效梁柱法，将拱肋等效成长度为0．72 S(S为半跨拱轴弧长)的钢管混凝土哑铃形偏压长柱，则等效柱的长度为0．72×107．1/2=38．6m(该实桥全跨拱轴弧长经测算为107．1 m)，查CECS规程、JCJ规程和DL/T规程，可以得到各规程考虑等效柱长细比影响的承载力折减系数φl．1)CECS规程钢管混凝土柱考虑长细比影响的承载力折减系数φl应按下列公式计算:当le/d＞4时φl=1－0．115;当le/d≤4时φl=1，式中:d为钢管外径;le为柱的等效计算长度．由于le/d=38．6/1=38．6＞ 4，所以短柱极限承载力及偏心率折减系数计算同上，又2)JCJ规程由于JCJ规程规定的偏心率折减系数与长细比相关，查表4．2．3，插线法取值φe=0．261．又N0=Asfs+K1Acfc=42 579 kN，K1=1．56，γ =1．124 －2t/D － 0．000 3fs=0．998，所以N=2γφeN0=22 182 kN(e0=M/Ne按Mj/Nj=0．43 来取)．3)DL/T规程长细比折减系数φl按DL/T规程中表6．3．1取值，由代入得3．3 方法3本文运用文献［8］介绍的等效梁柱法及基于试验和理论提出的传统哑铃形极限承载力计算公式，对该新型哑铃形钢管混凝土拱肋的极限承载力进行验算．根据文献［5］中钢管混凝土哑铃形轴压短柱的极限承载力计算方法，短柱极限承载力其中:θ为钢管混凝土套箍系数，θ=fyAs/fckAc=0．9008;As，Ac分别为哑铃形截面中钢管和混凝土的面积．通过e/2i代替圆钢管混凝土中的e0/rc求出φe，其中e=Mj/Nj，i为哑铃形截面的回转半径:根据文献［8］中传统哑铃形截面钢管混凝土拱肋极限承载力的计算方法，及0．477，φl=e－0．005 1(le/i－16)=0．830(le为采用等效梁柱法将拱肋等效为偏压柱的长度，等效方法同 3．2．2)得，N=2φlφeN0=39 027 kN．某新型哑铃形钢管混凝土实桥拱肋极限承载力计算结果见表1．表1 某新型哑铃形钢管混凝土实桥拱肋极限承载力计算结果Tab．1 Calculation results of land-carrying capacity of a real new dumbbell-shaped arch bridge/kN方法1方法2不考虑长细比考虑长细比CECS JCJ DL/T CECS JCJDL/T方法3 11 649 64 074 52 693 50 296 20 503 22 182 20 062 39 027方法1采用了文献［6］提出的折算面积法，计算出的极限承载力计算值与设计荷载23 750 kN相比明显偏小，不安全．方法2分为两部分内容:直接采取文献［7］提出的等效单圆管法，由于没有考虑长细比折减系数的影响，因此由CECS，JCJ，DL/T规程计算的结果均较大，大约为设计荷载的2．35倍，过高地估计了截面的承载能力;利用等效梁柱法，对文献［7］提出了考虑长细比影响的方法2的修正方法，利用CECS，JCJ，DL/T规程计算的结果平均值为20 915 kN，小于设计荷载23 750 kN，说明直接利用单圆管规程中的长细比折减系数来计算哑铃形截面，过高估计了哑铃形截面长细比增加带来的影响，导致计算结果偏低．方法3采用文献［8］的计算方法，得出的极限承载力计算结果为39 027 kN，为设计荷载23 750 kN的1．64倍，是这3个方法中最为合理的验算方法，而且极限承载力计算值大于设计荷载，说明该桥拱肋的极限承载力能够满足设计要求．4 结论用现行的哑铃形截面钢管混凝土拱桥极限承载力的3种计算方法对一座实际拱桥的验算结果表明:方法3由于考虑了长细比的影响，且公式的提出是建立在试验和理论基础上的，计算结果与设计荷载吻合较好，而且偏于安全，建议采用这个计算方法计算新型哑铃形钢管混凝土拱肋的极限承载力．参考文献:【相关文献】［1］ Zhang Weizhong，Chen Baochun，Huang Wenjin．Design of the Second Highway Bridge over Yellow River in Zhengzhou［C］//Barcelona:Proceedings of the Fourth International Conference on Arch Bridge，2004:531-537．［2］盛叶，陈宝春，韦建刚．新型钢管混凝土哑铃形偏压短柱试验研究［J］．福州大学学报:自然科学版，2007，35(2):276-280．［3］盛叶，陈宝春，黄福云，等．新型钢管混凝土哑铃型短柱受力性能研究［J］．铁道科学与工程学报，2005，2(3):29-34．［4］陈宝春，盛叶，韦建刚．钢管混凝土哑铃型梁受弯试验研究［J］．工程力学，2005，22(4):119-125．［5］陈宝春，黄福云，肖泽荣．钢管混凝土哑铃型短柱极限承载力的等效单圆管算法［J］．公路交通科技，2004，21(6):50-54．［6］涂凌．钢管砼拱桥承载力计算［J］．重庆交通学院学报，1999，18(2):8-12．［7］肖泽荣．钢管混凝土哑铃形拱肋施工应力分析与偏压试验研究［D］．福州:福州大学，2002．［8］陈宝春，盛叶．钢管混凝土哑铃形拱面内极限承载力研究［J］．工程力学，2009，26(9):94-105．［9］电力工业部．钢-混凝土组合结构设计规程 DL 5099—98［S］．北京:中国电力出版社，1998．［10］中国工程建设标准化协会．钢管混凝土结构设计与施工规程 CECS 28:90［S］．北京:中国计划出版社，1990．［11］国家建筑材料工业局．钢管混凝土结构设计与施工规程JCJ 01—89［S］．上海:同济大学出版社，1989．［12］中华人民共和国国家经济贸易委员会．钢管混凝土组合结构设计规程DL/T 5058—1999［S］．北京:中国电力出版社，1999．。

拱桥—钢管拱计算书

潜江河大桥计算书1．基本信息1.1.工程概况祥和路位于安庆市新城中心区，是安庆市城市规划中一条重要的东西走等主要城市道路交叉。

顺安路至潜江路之间路基按38米设计，本桥——潜江河大桥位于顺安路和潜江路之间。

本桥位于规划河流潜江沟上，潜江沟规划河底宽度45m，上口宽度80~100m，设计采用1×60m下承式钢管混凝土系杆拱跨越。

1.2.技术标准（1）设计荷载：公路－Ⅰ级，人群荷载集度3.5kN/m2。

（2）桥面横坡：双向1.5％。

（3）桥梁横断面：2×[4.5m(人行道)+4.5 m(非)+2.5m(隔离带)]+15m(车)=38m(全宽)。

（4）地震动峰值加速度0.1 g（基本烈度7度），按8度抗震设防。

（5）环境类别：I（6）年平均相对湿度：70%（7）竖向梯度温度效应：按现行规范规定取值。

（8）年均温差：按升温20℃。

（9）结构重要性系数：11.3.主要规范《城市桥梁设计准则》（CJJ 11－93）《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004)《桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01－2008)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JT GD62-2004)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT GD63-2007)《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）《钢管混凝土结构技术规范》（DBJ 13-51-2003）福建省地方标准《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）其他相关的国家标准、规范1.4.结构概述桥梁横向布置：4.5m（人行道）+4.5m（非机动车道）+2.5m（隔离带）+15m（机动车道）+2.5m（隔离带）+4.5m（非机动车道）+4.5m（人行道），桥梁总宽38m。