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……