【摘 要】
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随着材料的发展与应用,以及对轻质大跨工程结构的实际需求,高强钢管-超高性能混凝土组合结构应运而生。对比普通混凝土,超高性能混凝土—UHPC（Ultra-High Performance Concrete）强度高、重量轻。高强钢管则比普通钢管拥有更高的抗压能力,但塑性变形能力相对较差。高强钢管与UHPC的结合可以优势互补,大幅度提高结构的承载能力,实现结构的轻质、大跨化,同时也可拓宽组合结构的应用范
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随着材料的发展与应用,以及对轻质大跨工程结构的实际需求,高强钢管-超高性能混凝土组合结构应运而生。对比普通混凝土,超高性能混凝土—UHPC（Ultra-High Performance Concrete）强度高、重量轻。高强钢管则比普通钢管拥有更高的抗压能力,但塑性变形能力相对较差。高强钢管与UHPC的结合可以优势互补,大幅度提高结构的承载能力,实现结构的轻质、大跨化,同时也可拓宽组合结构的应用范围。本文通过试验和有限元模拟研究了高强钢管与UHPC组合成的钢管混凝土拱的承载能力,并推导出适用于高强钢管-UHPC抛物线型拱承载能力设计公式。具体内容如下:（1）高强钢管-UHPC（UHCFST）抛物线拱承载能力研究。本文设计并加工了2组不同强度的UHPC抛物线型拱肋试件,其中每组3根拱肋试件,并分别进行了平面内和平面外承载力试验。制定了详细的加载方案,采用五点竖向对称分级加载,实时读取并记录试件在加载全过程中的受力特征,获得试件的承载能力、破坏模式,揭示了UHCFST拱的破坏机理。（2）高强钢管-UHPC抛物线拱的数值分析。采用ABAQUS软件建立了高强钢管-UHPC抛物线拱的有限元计算分析模型,利用试验中测得的高强钢管和UHPC的材性和几何参数计算套箍系数,作为有限元模型的重要计算参数,计算UHCSFT抛物线拱的承载能力。另外考虑了拱的初始几何缺陷的影响,得到了试件加载过程的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并与试验结果进行对比,分析验证了试验结果的可靠性和有限元计算模型的精确性。（3）提出了高强钢管-UHPC拱的稳定承载力计算公式。基于试验数据与1800个有限元模型参数分析结果,对钢管强度、UHPC强度、矢跨比、长细比和含钢率这五个参数通过控制变量法分析了它们对拱的承载力的影响,提出了五点竖向对称荷载作用下高强钢管-UHPC拱的平面内和平面外稳定承载力计算公式,用于指导工程设计。
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