近二十年来，钢管混凝土拱桥因力学性能优越、施工方便等优势在我国发展迅速，其最大跨径已超过500米。但跨径的增大导致钢管混凝土拱肋出平面徐变稳定问题突出。若干上世纪90年代建成的钢管混凝土拱桥近年已出现安全问题。我国现行的国家标准《钢管混凝土拱桥技术规范（GB 50923-2013）》未考虑拱肋出平面徐变稳定问题。相关研究刚刚起步，缺乏试验验证，且分析中未考虑施工过程影响，结果偏于不安全。本项目工作如下： 1）考虑桥面系的非保向力作用，进行圆形截面钢管混凝土抛物线无铰拱在沿跨度方向均布荷载作用下的出平面徐变稳定性能试验，获得构件在持荷一年后的稳定承载力为150kN，时效作用对钢管混凝土拱肋位移的影响不可忽视。 2） 通过UMAT二次开发程序对ABAQUS有限元软件进行二次开发，采用欧洲规范EC2模型及逐步积分法模拟核心混凝土在变应力作用下的时效作用，采用韩林海模型模拟高应力状态下核心混凝土的非线性性能及约束作用，建立了较为精确的钢管混凝土拱肋徐变稳定性能有限元分析模型。该模型可同时考虑施工过程、混凝土的老化、轴力与弯矩组合作用下构件的长期效应、几何与材料非线性等因素。通过与试验结果进行对比，验证了有限元模型的可靠性。 3）通过系统的参数分析，研究核心混凝土时效作用所引起的屈曲前变形对圆形截面钢管混凝土抛物线无铰拱出平面稳定承载力的影响，确定关键参数，提出考虑该影响的拱肋出平面稳定承载力设计公式。分析发现，时效作用最多可使拱出平面稳定承载力降低14%，所提出的设计公式与有限元结果吻合良好，相差不超过10%，且偏于安全。 4）分析发现，时效作用所引起的拱肋屈曲前线型偏移是影响拱肋稳定承载力的最关键因素。为此，提出一种简化方法预测拱肋长期位移，并通过增加拱肋初始缺陷考虑该偏位量对其稳定承载力的影响，建立了一种钢管混凝土拱出平面徐变稳定承载力的简化分析方法。其分析结果与精确模型的分析结果相差不超过5%，是合理可靠的。 5）考虑施工过程影响，分析四肢桁式钢管混凝土拱肋出平面徐变稳定性能，确定主要影响因素。分析发现，兼顾时效作用与施工过程影响后，四肢桁式钢管混凝土拱出平面徐变稳定性能，确定主要影响因素。分析发现，兼顾时效作用与施工过程后，四肢桁式钢管混凝土拱的出平面稳定承载力降低幅度显著增大，最大可降低23%。 2100433B

近二十年来，钢管混凝土拱桥因力学性能优越、施工方便等优势在我国发展迅速，其最大跨径已超过500米。但跨径的增大导致钢管混凝土拱肋出平面徐变稳定问题日益突出。事实上，由于现有设计并未考虑徐变对拱肋出平面稳定的影响，若干上世纪90年代建成的钢管混凝土拱桥近年已出现安全问题。现有两部钢管混凝土拱桥地方标准（2011年）均未考虑拱肋出平面徐变稳定。而相关研究刚刚起步，研究结论缺乏试验验证，且分析时未考虑施工过程影响，计算结果偏于不安全。因此，本项目拟进行钢管混凝土拱出平面徐变稳定性能试验；考虑施工过程影响，系统分析钢管混凝土拱肋出平面徐变稳定性能，确定主要影响因素，提出有限元简化计算方法，并建立钢管混凝土拱肋出平面稳定安全系数的徐变折减系数设计公式。本项目的研究成果将进一步完善钢管混凝土拱桥设计理论，促进该桥型的发展。

内容介绍

《钢管混凝土徐变》在对钢管混凝土构件进行力学分析的基础上，应用混凝土徐变的继效流动理论及多轴应力下混凝土徐变理论，对钢管混凝土构件的徐变进行了分析，并给出简便的设计公式，将其应用于钢管混凝土的格构柱、框架结构和拱桥结构中。全书共分7章，主要内容包括绪论、钢管混凝土的轴心受压构件徐变、小偏心受压构件徐变、大偏心受压构件徐变、受弯构件徐变及钢管混凝土结构徐变等。《钢管混凝土徐变》可供从事土木工程、力学研究等的科技人员及高等院校相关专业师生参考。

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本书重点阐述钢管混凝土徐变理论。本书主要内容包括钢管混凝土轴心受压、偏心受压、受弯构件以及钢管混凝土构件在温度影响下的徐变行为分析，钢管混凝土结构在考虑几何非线性、温度效应等因素作用下的徐变效应分析，钢管混凝土结构徐变效应的概率分析以及徐变对钢管混凝土结构适用性可靠度的影响，徐变对钢管混凝土结构动力特性、确定性动力响应、随机振动响应和动力可靠度的影响等内容。本书的研究内容属于钢管混凝土徐变研究的前沿问题。本书按照研究问题划分章节，每一章都独立、完整地叙述了一类问题，包括相应的研究背景、研究方法和过程、研究结论等。 本书可供从事土木工程领域研究的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。

快速水化的核心混凝土在很早龄期就开始与钢管协同承受荷载，体现钢管混凝土早龄期徐变区别其他结构的特点。早龄期徐变使钢管混凝土应力分布和变形具有显著的动态性和复杂性。为合理计算钢管混凝土初始应力和变形，对早龄期徐变进行研究是必要的。.本项目对钢管混凝土早龄期徐变开展试验和理论研究。应力状态下早龄期核心混凝土强度和弹性模量发展对分析早龄期钢管混凝土力学性能非常重要，故开展试验并应用可压缩堆积模型建立计算方法。在此基础上，应用水化动力学和粘弹性理论建立核心混凝土早龄期徐变模型。通过确定钢管与核心混凝土弹性模量比时程曲线，解决弹性理论对早龄期混凝土不适用的难题，结合试验，建立钢管混凝土早龄期徐变计算方法。进行钢管混凝土压弯构件早龄期徐变试验，分析早龄期徐变对钢管混凝土应力分布和变形的影响。最后，探讨徐变在早龄期与标准龄期计算上的统一性。项目立题新颖，创新性强，理论研究难度大。申请人前期工作基础扎实。