王安怀

0 引言

钢管混凝土是在钢管内灌注混凝土形成的一种组合结构[1］。钢管与混凝土独特的组合方式使得钢管混凝土结构的抗压强度与抗变形能力有了很大的改善，因而得到广泛应用。拱桥的施工过程相对较为复杂，而且不同施工方法对其成桥时的内力有很大的影响，在运用有限元软件计算分析拱桥时，钢管混凝土拱的模拟准确与否是建模的关键。钢管混凝土拱肋一般按杆系结构处理，但其在材料上又属于钢—混凝土组合结构，而且两种材料又是在不同的施工过程中组合的。所以，有限元建模时，钢管混凝土拱肋在施工过程中的模拟方法较多，本文将对钢管混凝土拱肋有限元分析中的几种模拟方法进行探讨分析。

1 施工过程中钢管混凝土拱肋的数值模拟方法

1.1 换算材料法

将钢管混凝土换算为直径等于钢管外径的圆形截面的等效材料，即当管内混凝土达到强度要求前，采用钢管梁单元模拟，当管内混凝土达到强度要求后，将钢管混凝土换算为同一种等效材料，根据弯曲刚度分配钢管和混凝土的内力，换算公式为:

1.2 多单元法

1.2.1 双单元法

双单元法，即将钢管和混凝土分别建立单元，两者共结点。当管内混凝土达到强度要求前，只激活钢管梁单元，当管内混凝土达到强度要求后，两种材料的单元都激活，注管内混凝土过程是通过施加混凝土湿重来模拟。

1.2.2 三单元法

三单元法，也是将钢管和混凝土分别建立单……