铁路桥梁钢管混凝土结构基本设计参数研究
2011-01-15徐升桥
徐升桥
(中铁工程设计咨询集团桥梁工程设计研究院,北京 100055)
1 概述
钢管混凝土结构的计算分析方法主要有叠加法和合成法(统一理论[1~2])两类,两种方法都可以考虑钢管混凝土构件的套箍效应,在设计中各有其优缺点。
合成法采用钢管混凝土统一理论,且有大量的研究成果,可直接进行构件设计,公式形式简单、概念清晰,最近出版的建筑行业设计与施工技术规程均基于合成法。
与建筑结构相比,桥梁结构具有跨度大、承受活载的特点,叠加法符合桥梁工程师的设计习惯,可较好地反映大跨度钢管混凝土拱桥施工和运营过程钢管、混凝土应力变化以及结构位移变化的情况,便于设计者开展总体性桥梁结构分析,确保工程的使用与安全性能。
目前钢管混凝土结构在我国公路、铁路桥梁建设中已得到大量的应用,为了充分利用建筑行业的研究成果,有必要对钢管混凝土结构的强度、刚度参数进行相应的研究,为制订铁路桥梁结构的设计规范提供必要的技术依据。
有关符号:
fy—钢的屈服强度;
fc—混凝土的标准强度;
[σs]—钢材轴向容许应力;
[σc]—混凝土中心受压容许应力;
Es—钢材弹性模量;
Ec—混凝土弹性模量;
As—钢截面积;
Ac—混凝土截面积;
Is—钢抗弯惯矩;
Ic—混凝土抗弯惯矩。
2 轴心抗压强度
2.1 计算方法
叠加法计算公式
容许屈服轴压力
[N]=As[σs]+C1Ac[σc]
(1)
屈服轴压力
Nu=Asfy+C2Acfc
(2)
合成法计算公式
容许屈服轴压力
[N]=(As+Ac)(1.14+1.02ξ)[σc]
(3)
屈服轴压力
Nu=(As+Ac)(1.14+1.02ξ)fc
(4)
C0=1.14+1.02ξ
(5)
比较公式(1)、(3),可得
C1=(1+α)C0-αγ
(6)
比较公式(2)、(4),可得:
C2=(1+α)C0-αβ
(7)
其中
α=As/Ac为钢管混凝土截面的含钢率……
