钢管混凝土拱桥精细有限元分析：非线性与适应性研究

本文主要探讨了钢管混凝土拱桥的非线性有限元分析，针对传统方法存在的缺陷，作者提出了一种更为精细的计算模型。传统的分析通常基于统一理论的梁单元，将钢管和混凝土视为整体，这在处理非圆形或非方形截面时可能存在局限性。本文创新之处在于将钢管、核心混凝土和钢筋分别作为独立的有限元单元来建模，具体采用了四节点平板壳体单元用于外围的钢管，8节点实体单元用于核心混凝土，以及单向拉压杆单元模拟管内的钢筋。 这种新的模型设计允许对任意截面形状的钢管混凝土结构进行精确模拟，更准确地反映钢管与混凝土之间的交互作用，克服了现有理论在处理复杂截面形式时的不足。作者根据钢管、混凝土和钢筋的力学特性，以及钢管对混凝土的紧箍效应，选择合适的本构关系，覆盖了材料在弹性、弹塑性和塑性流动阶段的行为。同时，文章还着重考虑了几何非线性和材料非线性对拱肋结构性能的影响，以确保分析结果的全面性和准确性。 通过计算不同加载条件下的挠度，作者得到了荷载-挠度全过程曲线，并将其与实验结果进行了比较，结果显示，新方法相较于单一梁单元法，具有更高的适应性和计算精度。这对于优化钢管混凝土拱桥的设计和施工，提高结构安全性以及减少工程成本具有重要意义，进一步推动了该领域的理论研究和技术应用。本文的工作为钢管混凝土拱桥的非线性分析提供了一种创新且实用的方法，对于提升桥梁工程设计的科学性和有效性具有重要的实际价值。