【52监测网】第200期 考虑非平截面初始应力的劲性骨架混凝土拱桥抗震性能分析
 52监测网专家报告分享-第200期 《考虑非平截面初始应力的劲性骨架混凝土拱桥抗震性能分析》 西南交通大学 邓开来 目录 一、研究背景 二、结构分析 三、分析结果 四、研究结论 内容介绍 一、研究背景 钢管混凝土（CFST）劲性骨架混凝土拱桥 • 超大跨度混凝土拱桥的常用结构形式
CFST劲性骨架混凝土拱桥的成拱方案 • 分环分段，平衡浇筑
拱脚断面的非平截面应力分布
二、结构分析 某典型CFST劲性骨架混凝土拱桥 • 主跨600m，矢跨比1：4.8 • 拱上结构：T构+连续梁，50m跨预应力T梁
• 构件截面信息：拱圈截面高度6.4m-9.6m
分环浇筑施工方案 • 三环、四工作面、六节段
数值建模 • ABAQUS平台 • 梁单元模型
• 混凝土材料模型
• HRB400钢筋：Clough指向型本构 • Q420钢管：普通随动硬化双线性本构
• 支座模型：二次刚度为0的双线性模型
模型验证
叠合单元模型VS.整体现浇模型 • Model Ⅰ：考虑分环浇筑过程 • Model Ⅱ：不考虑分环浇筑过程
分环浇筑过程模拟（Model add）
模型M1计算过程 • 总计40个分析步
地震波选取 • PEER数据库，MSE选波法，7条地震波 PGA=0.3g(E1)，0.51g(E2)，0.84g(VRE)，竖向：水平=0.65
三、分析结果 初始挠度对比 • 最大挠度、挠度分布均不相同
拱脚断面应力对比 • 拱脚断面呈现阶梯型应力分布，上顶板应力更低，下底板应力更高 • CFST劲性骨架承担了更多的荷载
模态对比 • M1的自振周期小于M2:M2的外包混凝土应力更高，切线刚度略小 • M1和M2的振动模态基本一致
极限破坏状态，GM3,PGA=0.84g • M1和M2的损伤分布模式比较接近 • M2中拱圈系梁、拱上立柱系梁屈服略多
拱顶位移统计
拱圈损伤状态统计——钢筋、钢管屈服为判别指标 • 顺桥向，M1的CFST下弦杆更易屈服 • 横桥向，M1和M2损伤统计差距不大
拱脚断面应变统计——最大拉应变
拱脚断面应变统计——最大压应变
GM1，E2，拱脚断面N-M相关曲线
N-M相关曲线——能力曲线 • 屈服准则：钢管屈服/钢筋屈服 • 弯矩能力不对称，减小了17.2%和12.3%
四、研究结论 非平截面初始应力分布对CFST劲性骨架拱桥的初始状态有显著影响 • 度分布不同，周期有一定减小 考虑非平截面初始应力会加大CFST劲性骨架拱桥的抗震需求 • 顶横向位移、上顶板拉应变(开风险增大)、下底板压应变(屈服风险增大) 非平截面初始应力使得截面N-M能力曲线缩小 • 弯矩能力的不对称分布，基于钢管/钢筋屈服准则，抗弯能力减小17.2%/12.3%
《考虑非平截面初始应力的劲性骨架混凝土拱桥抗震性能分析》 邓开来 西南交通大学 注：本内容仅供个人研学交流，版权归原作者所有 |
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