对钢管混凝土主拱肋承载力计算方法的建议
钢管混凝土拱桥拱肋设计浅析
中， 单肢钢管混凝土不仅承受轴 向压力 ， 还要 承受 部分弯矩 ， 即单 肢 钢 管混 凝 土 也 是 压 弯 构 件 。 从 大 量 的实 验 研 究 得 出 的 结论 表 明 ，偏 心 率 对 钢 管 混 凝 土 的 承 载 力 有 很 大 的 影 响 ，偏 心 率 越 大 ， 载 力 越 低 ， 此 ， 献 ［】 承 因 文 ３ 中提 出考 虑 哑 铃 型 构件 中单肢管也 承受 弯矩 的修正 的格构式算法。
１４ 施 工 过 程 ．
（ ） 荷 载 ： 本 风 速 ３ ． ｌ（ ／０ ） 基 本 ３风 基 ５２ｍ ｓ １１０ ，
风 压 ０７ Ｐ 。 ．５ｋ ａ
（ ） 震 ： 连 港 地 区 地 震 动 峰 值 加 速 度 为 ４地 大 ０１ｇ ． ，抗 震 设 防 烈 度 为 ７度 ，地 震 动 反 应 谱 特 征 周 期 为 Ｏ３ ， ．５Ｓ抗震 设 防类 别 为 ｃ类 。
１ 概 述
大 连港鲇 鱼湾港 区 ２＃原 油泊 位工 程位 于大 连 ２ 市 大孤 山半 岛端 部东 侧 ， 紧邻 已建 成 的 ３ ０万 ｔ 原 级
油码头。 该工程建设规模为新建一个 ３ 万 ｔ Ｏ 级原油 码头， 向上 兼顾 ４ 万 ｔ向下兼 顾 ｌ ５ ， ５万 ｔ 型 。 头 船 码 按开 敞式设 计 ， 采用蝶 型平 面布 置 ， 域 和码 头 工作 陆 平 台之 间通 过 引桥连 接 。本 文 重点对 主 引桥 的钢管 混凝 土拱桥 的拱肋 进行 深入 的计 算与分 析 。 １１ 设 计 荷 载 ． （ ） 艺 管线 荷 载 ： 油 １原 油 ２ 燃料 油 ３每 １工 原 、 、 根管 充 水 、 温后 总 重 为 １ ７ ．９ ｇ 消 防水 管 保 ４５６ｋ／ ３ ｍ； ４充 水 、 温后 总 重 为 ５ ６８０ｋ／ 泡 沫 液 管 ５ 保 ３．６ ｇｍ； 、 生 活水 管 ６ 氮 气 管 ７和 蒸 汽 管 ８充 水 、 温 后 总 、 保 重 分 别 为 ３ １ ６ ｇｍ、 ５２ ２ｋ １ ． １ｋ ／ ８ ． ｍ、 ２０ ０ｋ ／ ５ ６ ３ ．３ ｇ ｍ、
钢管混凝土拱桥施工中几个问题的探讨
钢管混凝土拱桥施工中几个问题的探讨刘志勇 王军文(石家庄铁道学院土木工程分院,石家庄050043)摘 要 对钢管混凝土拱桥施工过程中遇到的几个问题 节点的设计与施工、架设方法、管内混凝土的灌注及其运动规律进行了详细阐述。
关键词 钢管混凝土拱桥 施工1 引言由于钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、节省材料、施工方便等特点,因而在建筑和桥梁工程中的应用越来越广泛。
钢管混凝土拱桥由于其能够充分发挥材料的性能、节省造价、适用于无支架施工,以及钢管拱劲性骨架可采用转体法或缆索吊悬拼法施工,混凝土可采用顶升泵送法施工,这就使得钢管混凝土拱桥在全国范围内已成了大跨度拱桥建设的首选桥型,其应用前景十分广泛,在山区采用这种桥型尤为适合。
钢管混凝土拱桥与其他类型的拱桥相比,虽然其受力机理没有变化,但钢管混凝土拱桥有其自身的特殊性。
由于钢管混凝土用在拱桥上时间还不长,施工技术规范刚颁布不久,因而在一些施工细节问题的处理上还不够成熟和完善。
本文主要结合笔者在京张高速公路施工时的实践经验,对钢管混凝土拱桥施工中遇到的几个问题进行了详细探讨。
2 关于节点设计与施工问题的探讨节点主要指拱肋与拱脚连接处的节点、采用吊装悬拼时拱肋与拱肋的接头、拱上立柱与拱肋的连接。
2.1 肋与拱脚连接处的节点以钢管拱肋作为劲性骨架的拱桥大都采用预埋套管,套管直径比骨架钢管直径略大。
预埋管的设计直径,应根据预埋套管的长度和缆索吊悬拼施工时需要预抬高的高度来确定。
施工时要确保预埋套管的精度,灌注拱座混凝土时应在套管周围预埋直径大于16mm 的钢筋,待拱肋合拢后钢筋与钢管焊接。
大直径钢管拱肋与拱脚采用的连接方式,主要是在拱脚预埋钢板,并预埋高强螺栓,然后与拱肋封底钢板用高强螺栓连接。
施工时特别要注意钢板的预埋精度和钢板的加固定位。
预埋钢板位置的准确性,直接关系到拱肋的拱轴线是否满足要求。
在设计中对预埋钢板一般没有加固措施,所以在拱座混凝土灌注前,应用型钢对预埋钢板进行加固,以确保混凝土灌注时预埋钢板位置的准确性。
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨
对钢管混凝土拱桥受力分析及性能探讨摘要:钢管混凝土拱桥设计是常见而又复杂的实际问题，针对钢管混凝土受力性能及抗震横向对提高拱肋的横向稳固性起到了极大的作用, 一同避开了拱顶段管内混凝土不密实的问题.本文笔者以下进行了分析。
关键词:钢管混凝土;拱桥设计；抗震；分析1 有限元模型简介某大桥的受力分析采用大型通用程序A N-SYS 进行计算.建模时, 拱肋、桥面纵梁、横梁采用空间梁单元, 其中钢管混凝土拱肋段采用双单元法建模, 即在模型离散时, 在同一段有限元模型中将钢管和混凝土分别作为两根杆件输人, 但同时保证二者的节点坐标完全相同, 在相同的节点间建立两个单元, 一个单元赋予钢管的材料属性, 另一个单元则赋予混凝土的材料属性, 这样两种材料的应力—应变关系可以得以输人[4]; 系杆与吊杆采用拉杆单元, 桥面系采用梁格法模拟. 桩基的计算模型是用弹簧支承来模拟地基的水平抗力, 用m 法进行计算.全桥共374 个节点,4 2 个梁单元, 有限元模型见图1图1 某大桥有限元模型2 横向一类稳定计算某桥成桥后进行了静动载测试本文在进行横向稳定计算时, 以静载测试的四个工况为模型的荷载, 计算某大桥在各个工况下的一类稳定系数(特征值)静载试验共进行了 4 个工况: 工况一为按口 4 点弯矩最大; 工况二为拱脚负弯矩最大江况三为拱顶正弯矩最大; 工况四为拱脚推力最大布载。
分析时以管内混凝土填充长度系数α为参数(参数a 含义见图3).0 < a < 0.5 时为复合拱; 当a= O 时为钢管拱; 当a = 0.5 时, 为钢管混凝土拱.计算中不考虑材料的非线性计算结果见图2.图2稳定系数变化趋势图对该桥的弹性一类稳定分析表明, 在各种加载工况下, 一阶弹性失稳模态不受混凝土充填系数a的影响, 均为面外失稳，但α对稳定系数有影响.当a 从0 变化至1/ 12 时, 稳定系数缓慢增长, 最大仅增加4.8% ; 此后, 稳定系数增加较快,当a 趋近L/4 时, 稳定系数均达最大值(除工况三) ; 此后随a 增加稳定系数反而下降, 在α=0.4 17 时达到最低点后又开始上升, 到a =0.5(钢管混凝土拱)时稳定系数达到第二个峰值.因此, 从弹性一类稳定系数来看, 坡充系数太小(小于1/ 1 2) 时管内混凝土对稳定系数提高的作用较小, α在0.25 附近时, 效率最高; 超过0.25 时反而降低了拱的稳定性能, 这可能是此时刚度增加的有利作用小于拱肋自重产生的不利影响. 当然,钢管混凝土拱的稳定系数最大, 但从复合拱的角度而言, 钢管与钢管混凝土在拱肋L/4 处相接, 结构一类弹性稳定性最好。
钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工索力计算方法浅析
工程施工 Engineering construction238钢管混凝土拱桥拱肋吊装施工索力计算方法浅析李金志（重庆交通大学 400074）中图分类号：TU75 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2017）04-0238-02摘要：本文以实际工程为背景，介绍了几种常见的计算缆索吊装施工过程的计算方法。
用零位移法、力矩平衡法和影响矩阵法分别对工程实例中的扣索索力进行了计算，分析了影响矩阵法在计算拱桥拱肋吊装过程中扣索索力的优越性。
关键词：无支架缆索吊装；索力计算；影响矩阵法1缆索吊装施工扣索索力计算方法分类1.1力矩平衡法力矩平衡法是指在施工过程中，将钢管混凝土拱桥拱肋各节段之间的连接视为铰接，采用节点力系平衡原理，逐段递推求解索力。
力矩平衡法将实际扣索索力的动态平衡问题作为简单的静平衡问题处理，与实际受力不符等。
1.2有限元—零位移法[4]以有限元理论为基础，假设拱肋阶段在扣索张拉就位以后，其所有扣索扣点均符合设计拱轴线与标高，将考虑过预拱度的设计拱轴线作为建立模型的线型控制指标[4]。
并且假定各阶段吊装完成后扣点的位移始终为零。
其所得索力值仅反映扣点处的标高能满足设计要求，对于其他位置则无法控制，线型多呈波浪形，大大影响拱肋的内力；通过约束反力合成的索力数值有可能出现负数，而扣索属于只受拉单元，不能承受压力；吊装施工时各个阶段都需要对索力进行调整，对安全施工不利。
1.3定长扣索法[6]定长扣索法是指根据退分析法去确定每一根扣索放样的长度，依靠扣索的弹性变形与后续施工对本节段拱肋标高的影响使其符合设计轴线要求。
索力变化比较均匀，扣索只需要进行一次张拉即可，不需要多次调整索力，不仅提高了施工安全性，也相应的减少了扣索用量[6]。
定长扣索法仅仅对拱肋的位移进行控制，对扣索的应力与索力变化并没有进行控制。
由于索力与拱肋节段预抬高量有多种不同构成组合，因此这种方法所确立的索力并不一定是最优的索力组合。
浅谈钢管混凝土系杆拱桥拱肋的数值模拟方法
１ ２ 多单 元 法 ．
１ ２． 双单元法 ． １
栏 ）＋ ２×１０ｍ（ ． 人行道 ） 总宽 １ ． ， ０ ５ｍ。拱肋矢高为 ８ｍ， 矢跨 比
双单元法 ， 即将 钢 管和 混凝 土分 别 建立 单 元 ， 者共 结 点。 为 １５ 拱轴线为二次抛物线 Ｙ＝ （ ）Ｌ ， 用圆形钢管 ， 两 ／， Ｌ一 ／ ２采 内 当管 内混凝土达 到强度 要求前 ， 只激 活钢管 梁单元 ， 当管 内混凝 填 Ｃ Ｏ微膨胀 混凝 土 ， Ａ 由两 片组成 ， 片为 ， ｏ 每 １ ｏ×１ ， ８ ２ｍｍ钢 管。 土达 到强度要求后 ， 两种材 料 的单 元都 激 活 ， 管 内混凝土 过程 系梁为预应力混凝土 （ ５ ） 注 Ｃ ０ 矩形截 面 ， 宽 １ ２ｍ， 梁 ． 近支点处 梁高
收稿 日期 ：０ １０ —９ ２ １ —３１
作者简介 ： 王安 怀（９５ ， ， 理工程 师 ， 东省公路 建设 有 限公 司 ， 东 广州 ５００ １８．） 男 助 广 广 １６０
・
１２・ 第 ０１１ １ ８ ２３ 第 ７月 ７卷 年 ９期
山 西 建 筑
混凝土收缩徐变对 钢管 和混凝 土应 力 的影响 。计算 主要 考虑六
表 １ 。
表 １ 施 工 阶段 划 分
阶段 阶 段 说 明 阶 段 阶 段 说 明
本 文 运 用 大 型 有 限元 软 件 ＭＩＡ ／ ＩＩ 该 桥 建 立 全 桥 空 Ｄ Ｓ ＣＶ Ｌ对
间有 限元模型 ， 如图 １所示 。钢管混凝土拱肋 在浇筑 管 内混凝 土 的这个施工过程分别采 用双单 元法 、 三单元 法 、 算材 料 （ 换 钢材 ） 法、 联合截面法 、 调整 系数法模拟 ， 计算结果如表 ２ 表 ３所示 ， ２ ， 表 为五种方法下钢管混凝土拱肋拱顶 的竖 向变形 情况 ， ３为 五种 表 方法下钢管混凝土拱肋 的应力情况 。
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：
钢管混凝土拱桥的施工方法和结构设计
钢管混凝土拱桥的施工方法钢管砼结构，由于能通过互补使钢管和混凝土单独受力的弱点得以削弱甚至消除，管内混凝土可增强管壁的稳定性，钢管对混凝土的套箍作用,使砼处于三向受力状态，既提高了混凝土的承载力，又增大了其极限压缩应变，所以自钢管砼结构问世以来，是桥梁建筑业发展的一项新技术,具有自重轻、强度大、抗变形能力强的优点，因而得到突飞猛进的发展。
在桥梁方面,已以各种拱桥发展到桁架梁等结构形式，并发展到钢管混凝土作劲性骨架拱桥。
其施工方法发展很快，已经应用的有无支架吊装法，支架吊装法，转体施工法等。
1 拱肋钢管的加工制作拱肋加工前，应依理论设计拱轴座标和预留拱度值，经计算分析后放样，钢管拱肋骨架的弧线采用直缝焊接管时,通常焊成 1.2-2.0m的基本直线管节;当采用螺旋焊接管时，一般焊成12.0～20m弧形管节。
对于桁式拱肋的钢管骨架,再放样试拼,焊成10m左右的桁式拱肋单元，经厂内试拼合格后即可出厂.具体工艺流程为:选材料进场材料分类材质确认和检验划线与标记移植编号码下料坡口加工钢管卷制组圆、调圆焊接非坡口检验附件装配、焊接单节终检组成10m左右的大节桁式拱肋焊接无损检验大节桁式拱肋终检 1：1大样拼装检验防腐处理出厂。
当拱肋截面为组合型时，应在胎模支架上组焊骨架一次成型，经尺寸检验和校正合格后,先焊上、下两面，再焊两侧面（由两端向中间施焊）.焊接采用坡口对焊，纵焊缝设在腔内，上、下管环缝相互错开。
在平台上按1:1放样时，应将焊缝的收缩变形考虑在内。
为保证各节钢管或其组合骨架拼组后符合设计线型，可在各节端部预留1cm左右的富余量，待拼装时根据实际情况将富余部分切除。
钢管焊接施工以“GBJD05-83、钢结构施工和施工及验收规范”的规定为标准.焊缝均按设计要求全部做超声波探伤检查和X射线抽样检查（抽样率大于5％）。
焊缝质量应达到二级质量标准的要求。
2 钢管混凝土拱桥的架设2.1无支架吊装法2。
1。
1缆索吊机斜拉扣挂悬拼法具体做法与其他拱肋的架设相似，只是钢管混凝土拱肋无支架架设方案用于较大跨度，它可根据吊机能力把钢管拱肋合成几大段进行分段对称吊装,并随时用扣索和缆风绳锚固,稳定在桥位上，最后合拢。
混凝土施工方案中的承载力计算方法与使用技巧
混凝土施工方案中的承载力计算方法与使用技巧混凝土是一种广泛应用于建筑工程中的材料，其优良的承载力使其成为建筑结构的重要组成部分。
在混凝土施工方案中，承载力的计算方法和使用技巧是确保建筑结构安全可靠的重要环节。
本文将介绍混凝土施工方案中常用的承载力计算方法和使用技巧，以帮助读者更好地理解和应用。
一、混凝土承载力计算方法1. 强度设计法：强度设计法是混凝土承载力计算中最常用的方法之一。
该方法基于混凝土的强度特性，通过对材料的试验和分析，确定混凝土的强度参数，并根据结构的荷载情况和使用要求，计算混凝土结构的承载力。
强度设计法的优点是计算简单、直观，适用于一般的混凝土结构设计。
2. 极限状态设计法：极限状态设计法是一种更为细致和精确的混凝土承载力计算方法。
该方法考虑了混凝土结构在极限荷载下的破坏机理和安全系数，通过对各种破坏形态和破坏模式的研究，确定混凝土结构的极限承载力。
极限状态设计法的优点是能够更好地满足结构的使用要求，提高结构的安全性和可靠性。
3. 有限元分析法：有限元分析法是一种基于数值计算的混凝土承载力计算方法。
该方法将混凝土结构离散为有限个小单元，通过对每个小单元的力学行为进行分析和计算，得到整个结构的承载力分布和变形情况。
有限元分析法的优点是能够考虑结构的非线性和复杂性，提供更为准确和全面的承载力计算结果。
二、混凝土承载力使用技巧1. 合理选材：混凝土的承载力与材料的性能密切相关。
在施工方案中，应根据结构的要求和使用环境，选择合适的混凝土材料。
例如，在需要抗渗性能较高的地下工程中，可以选用抗渗性能良好的高性能混凝土；在需要耐久性较高的桥梁工程中，可以选用耐久性好的特殊混凝土。
2. 控制施工质量：混凝土的承载力与施工质量密切相关。
在施工过程中，应严格按照施工方案和相关规范要求进行操作，确保混凝土的浇筑、振捣和养护等环节的质量。
同时，应对混凝土进行充分的试验和检测，及时发现和解决施工质量问题。
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第26卷第4期2001年12月中 南 公 路 工 程对钢管混凝土主拱肋承载力计算方法的建议α肖卓贤(广东江门市建设监理顾问公司,江门市,529000) 江 平(广东省河源市交通委员会,河源市,517000) 【摘 要】 目前国内钢管混凝土拱桥设计、钢管混凝土拱肋承载力的评定,大多采用容许应力法进行强度验算,本文针对运用此方法计算较高的钢管混凝土结构存在的问题,以及结合国内钢管混凝土理论研究作出分析。
【关键词】 钢管混凝土 拱桥 承载力 计算 建议 钢管混凝土是由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成组合结构材料。
随着1990年四川旺苍第一座钢管混凝土拱桥的问世,钢管混凝土拱桥在我国发展迅速,据不完全统计,在短短的几年,全国已建成或在建近40座,单跨跨径越来越大,最大跨径已达420m,形式多种多样,积累了很多成功的经验,钢管混凝土结构在大跨度拱桥具有广泛的应用前景。
目前国内钢管混凝土拱桥设计、钢管混凝土拱肋承载力的计算及评定方法,桥梁界没有统一认识,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(简称桥规)也没有明确规定。
设计者大多采用传统的应力叠加法求应力,用钢材的容许应力来进行强度验算。
即:①按弹模比N E=E g E c,将混凝土面积折算成钢面积,求出钢应力;②再按强度比N E=[∆g] [∆c],求出混凝土应力。
由于E g E c≠[∆g] [∆c],所以计算结果往往使钢材应力储量较大,混凝土应力超出了允许应力,国内已有几座桥主拱肋强度验算出现类似情况。
为了确保结构安全,往往只能降低钢材应力应用指标,对于含钢量较高的钢管混凝土结构,将造成很大的经济浪费,所以研究适用于桥梁设计的钢管混凝土结构承载力计算方法具有重要的意义。
鉴于钢管混凝土杆件主要用于轴心及偏心受压结构,以下对这两种受力状态承载力计算方法,结合国内钢管混凝土理论研究公式及桥规有关公式作对比分析。
1 轴心受压钢管混凝土承载力国内对钢管混凝土承载力的研究是以极限平衡理论提出,采用方法为极限平衡法,它不管加载历史和变形过程,直接根据结构处于极限状态时的平衡条件得出极限状态的荷载数值。
a. 理论极限承载力公式:N a=A c F c(1+Η0.5+Η)(1)式中:Η为套箍指标,Η=A s F s A c F c;A c,A s为混凝土和钢截面面积;F c,F s为混凝土和钢材抗压设计强度。
b. 国家建材局颁布《钢管混凝土结构设计与施工规程》(以下简称建规),承载力公式: N b=A s F s+k1A c F c(2)式中:k1为核心混凝土强度提高系数,与含钢率Θ=4t D有关,t为钢管壁厚度。
c. 桥规轴心受压钢筋混凝土承载力公式:N c=0.76(R c A c+R s A s)(3)式中:R c,R s为混凝土及钢抗压设计强度,查桥规取值。
[算例1] 一钢管混凝土轴心受压短柱,钢管为 273×8mm,3号钢,F a=215 N mm2,混凝土为C40,F c=19.5N mm2,试计算其承载力。
解:采用式(1)、(2)、(3)计算,并与容许应力法进行对比:A s=Π 4(2732-2562)=6660mm254αA c=Π 4×2572=51874mm2用公式(1)计算:Η=A s F s A c F c=1.416N a=A c F c(1+Η0.5+Η)=51874×19.5×(1+1.4160.5+1.416)=3647kN 用公式(2)计算:Θ=4t D=4×8 273=0.117,k1=1.7 N b=A s F s+k1A c F c=215×6660+ 1.7×19.5×51874=3151kN用公式(3)计算:N c=0.76(R c A c+R s A s)=0.76×(240×6660+23×51874)=2122kN 由容许应力法得基本承载力N d=1318 kN,为确定比值,按桥规对承载力取值,根据大跨径拱桥荷载比重分配,荷载效应系数综合取1.25,则:N a N d=1 1.25×(3648 1318)=2.21 N b N d=1 1.25×(3151 1318)=1.91 N c N d=1 1.25×(2122 1318)=1.292 偏心受压承载力国内对偏心受压钢管混凝土承载力,经大量理论分析,计算公式可表达为:a. 理论极限承载力公式:N a=7e A c F c(1+Η0.5+Η)(4)式中:7e为偏心率影响的承载力折减系数,按下列公式计算:当e0 r c≤1.55时,取7e=1 (1 +1.85e0 r c);当e0 r c>1.55时,取7e=0.4 (e0 r c)。
b. 建规承载力公式:N b=7e(F s A s+k1F c A c)(5)式中:7e的意义及计算方法同公式(4)。
c. 桥规圆形截面钢筋混凝土偏心受压公式:N c=0.76(A r2R c+CΘr2R3)(6)式中:A,C为圆形截面偏心受压构件强度系数;r为圆形截面半径;Θ为含钢率。
[算例2] 如示例1,增加e0=100mm偏心距,试计算其极限承载力。
解:核心混凝土横截面半径:r c=275 2= 128.5mm,e0 r c=100 128.5=0.778< 1.55,则:7e=1 (1+1.85e0 r c)=1 (1+1.85×0.778)=0.41用公式(4)计算:N a=7e A c F c(1+Η0.5+Η)=0.41×3648=1496kN用公式(5)计算:N b=7e(F s A s+k1F c A c)=0.41×3151 =1292kN用公式(6)计算N c=0.76(A r2R c+CΘr2R3)查表计算:A=1.842,C=1.141,Θ=0.117N c=0.76×(1.842×2732 4×23+ 1.141×0.117×2732 4×240)=1054kN 容许应力得基本承载力N d=613kN,则比值N a N d=1 1.25×(1496 613)=1.95N b N d=1 1.25×(1292 613)=1.68N c N d=1 1.25×(1054 613)=1.37 3 结语①由以上分析得出:容许应力法过于保守,不宜用来钢管混凝土强度验算,主要原因:一是目前用容许应力法评定钢管混凝土承载力没有将钢管混凝土作为一种特殊组合结构来考虑。
二是钢管混凝土结构一般含钢量高,约为4%～16%,用容许应力法进行强度验算,应力比率与强度比率失调关系反映更为突出。
②混凝土组合结构套箍效应,使结构整体承载力相应提高,经进一步分析,根据钢管混凝土截面含钢率及材料性质,与相同条件普通钢筋混凝土极限承载力相比,理论公式可提高约43%～48%,建规公式可提高约28%～33%。
③目前桥梁界对钢管混凝土结构承载力计算还没明确规定,建议可按桥规的圆形截面钢筋混凝土偏心及轴心受压公式计算,并可根据钢管混凝土截面含(下转第49页)64 中 南 公 路 工 程 26卷5 计算实例某16m 跨钢筋砼正交简支梁桥,桥面宽24m 。
桥台桩位地质情况如下:①0～2.4m 耕表土;②2.4～8.2m 淤泥质粘土;③8.2～11.0m 粉质粘土;④11.0～23.0m 强风化片岩。
设计用钢筋砼薄壁桥台,台高2.70m (计至桩顶),台身厚0.50m ;钻孔灌柱桩基础,按摩擦桩设计,桩径1.20m ,桩长18m ,桩中心距4.00m 。
台背填砂2.70m ,活载折算填土高度为0.70m 。
取4m 宽台身,1支桩作计算结构。
梁、搭板对台的恒载压力为730kN ,偏心弯矩65kN ・m 。
梁对台的摩擦力按板式橡胶支座考虑,摩擦系数0.3。
两种模型分别按100%、50%刚度进行计算,位移、弯矩对比见图4、图5。
图4 位移对比图—桩按100%刚度计算曲线222桩按50%刚度计算曲线 算例结果表明,台顶铰支模型最大剪力出现在台顶铰支位置,说明水平力很大一部分由梁承受,传至相邻墩台。
设计时,对相邻墩台应考虑通过梁传来的水平荷载,其大小可按本文模型计算确定;台顶自由模型最大剪力出现在桩底较好土层部位,说明水平力主要由桩底部位较好土层承受。
图5 弯矩对比图1,1′曲线为台顶自由模型计算曲线2,2′曲线为台顶铰支模型计算曲线6 结论本文建立了单排桩软基桥台、桩、土共同作用的平面杆系有限元计算模型,算例结论具有普遍意义。
本文作者除应用该程序对上述算例进行了计算外,还对已产生较大变形的某软基桥台进行了计算,并与实测结果进行了对比分析,二者吻合较好。
计算表明,软弱地基上的桥台桩所受到的附加水平荷载是不容忽视的,规范应加以考虑。
本文计算方法比规范推荐的m 法更可靠,可为软基上的桥台、桩提供设计依据,在实际工程中可推广应用。
参考文献1 交通部公路规划设计院1JTJ 024-85公路桥涵地基与基础设计规范1北京:人民交通出版社,19852 费正华,邓水明1应用邓肯2张非线性模型近似计算路基沉降1中南公路工程,2001,(3)3 朱伯芳1有限单元法原理与应用(第二版)1北京:中国水利水电出版社,19984 XuH e ,Xu M inruo and Zheng Chunsheng ,"T ests on SingleP ile L oad Capacity "Ch inese Journal of Geo technical Engi 2neering V o l.4,N o .3,1982(上接第46页)筋率及材料性质,相应提高10%～15%,结构应足够安全,其它计算方法可用来作为验算依据,对于大跨径钢管混凝土拱桥运用此法计算将能获得较高的经济效益。
参考文献1 中华人民共和国交通部1JTJ 023-85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范1北京:人民交通出版社,19982 国家建材局1JCJ 01-89钢管混凝土结构设计与施工规程.北京:中国建筑工业出版社,19893 周启敬,姜维山,潘泰华等1钢与混凝土组合结构设计施工手册1北京:中国建筑工业出版社,199194 4期 费正华等:软弱地基桥台桩有限元分析 。