2015年外文翻译--混凝土填充钢管拱肋的几何非线性和长期性能（译文）

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1、中文 6500字 文献出处： Bradford M A, Pi Y L. Geometric Nonlinearity and Long-Term Behavior of Crown-Pinned CFST ArchesJ. Journal of Structural Engineering, 2015, 141(8):04014190. 混凝土填充钢管拱肋 的几何非线性和长期性能 Mark Andrew Bradford, and Yong-Lin Pi 【摘要】 混凝土填充钢管拱肋时常用在工程结构中，尤其是桥梁建设中。在某些情形中，为了改善其建设和运输过程，采用曲线形钢管预制并运输到施工现

2、场，随后在拱顶处合龙形成一个铰，形成拱顶铰接的拱肋。未凝结的混凝土随之泵送进入钢管，并在反应后经历收缩徐变，形成混凝土核心。拱本文研究了对顶铰圆钢管混凝土拱肋而言，在承受持久的集中荷载时，几何非线性对其长期面内特性的影响，并提出了 对非线性响应和屈服荷载的分析手段。研究表明，几何非线性显著影响顶铰钢管混凝土拱肋的长期特性。通过非线性分析所得长期变形大于线性分析结果，其差异可能很大以至 于显著降低了 顶铰钢管混凝土拱肋正常使用极限状态的（刚度）储备。非线性分析也预测了在此类拱中轴力和弯矩的长期显著增长，这有别于线性分析的结果：三铰拱无轴力弯矩的长期变化，单铰拱变化不显著。研究还发现此类拱的非线性

3、长期面内屈服荷载比线性分析的同类值要小。因此，几何非线性和核心混凝土收缩徐变 可能降低顶铰钢混混凝土拱长期在正常使用极限状态的（刚度）储备。为确定此类拱长期的结构响应和压 屈，非线 性分析也是 需要的。 DOI ： 10.1061/ （ ASCE ）ST.1943-541X.0001163. 2014 American Society of Civil Enginers. 【关键词】拱；压屈；混凝土核心；混凝土填充钢管；徐变；长期；非线性；收缩；时间相关性；组合结构。 【前言】 由于混凝土填充钢管 节段 有大量优势，该类拱时常用在工程结构中，尤其是桥梁建设中（ Pi et al.2012）。在

4、某些情形中，钢管混凝土拱肋以两段分离式曲线形钢管预制以降低拱肋尺寸，这样满足运输要求，随后在施工现场，两个节段 在拱顶处合龙。未凝结的混凝土采用高压泵送进入钢管，并在反应后形成 混凝土核心。拱顶节点相对于钢管混凝土拱 rib，一般明 显偏弱，所以在结构上可简化为一个铰 。由于存在铰接顶点，这类拱肋被认为对基础变位的有害效应并不敏感。 已知由于核心混凝土的收缩徐变 （ Bradford and Gilbert 2006； Braford et al.2007,2011；Pi et al.2011） ，两端铰接的整体钢管混凝土拱肋的变形在持久荷载下会持续增长。考虑拱顶铰，两端铰接的整体钢管混凝土拱

5、肋就变成了顶铰拱肋（如三铰拱和单铰拱）。铰接顶点能传递剪力和法向力，但因为拱段能关于铰 接点作左右转动，它不能抵抗弯矩。因此，在顶铰拱的弯矩分布和两端铰接的整体拱肋大大不同，且前者变形远大于后者 （ Pi and Braford 2013） 。结果，拱顶铰可能使前者相较后者更易受非线性变形的影响。几何非线性与核心混凝土收缩徐变间长期的相互作用将对顶铰钢管混凝土拱肋的长期结构响应至关重要，同时需要非线性分析准确预测它在持久荷载下的长期响应。传统的长期线性分析将不能充分确定它的变形和内力 （ Gilbert and Ranzi 2011） 。于是关于几何非线性是如何影响顶铰钢管混凝土拱肋的长期分析

6、在确定其受力 响应时是必须的。 顶铰钢管混凝土拱肋长期的压屈特性 可能不同于两端铰接的整体拱肋。首先，非线性长期压屈决定了较薄的两端铰接整体拱肋发生面内失稳。而拱肋厚时，线性长期压屈 分析可以满足（计算要求） （ Braford et al. 2011； Pi et al.2011） 。然而因为顶铰的存在，极为不同的变形内力分布使此类拱肋无论薄厚都容易受费线性长期压屈的影响。再者，在长期持久荷载作用下，两端铰接整体钢管混凝土拱肋将发生对称的极值点失稳或者反对称分支点失稳。这取决于它们的修正长细比。然而，拱肋的径向变形会导致拱顶的急剧 弯折，使 斜率 不连续 （ Pi and Braford 2013） 。不能确定弯折是否会影响此类拱的长期压屈模式。所以，关于此类拱的非线性长期面内压屈的研究也是需要的。 因此本文主要是研究与核心混凝土收缩徐变的耦合下，顶铰钢管混凝土拱的几何非线性对其非线性长期面内弹性特性和持久荷载下压屈的影响 （ Fig. 1） ，提出对拱肋非线性变形、内力、屈服荷载的分析手段，并比较线性和非线性分析结结果。文章将提供对此类拱非线性长