矩形管翼缘曲线组合梁弹塑性弯扭屈曲性能试验研究

作     者：朱经纬 刘曜华 庄亮东 王春生 毛一波 

作者机构：山东建筑大学交通工程学院 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室 长安大学公路学院 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51908337) 

主　　题：矩形管翼缘组合梁 曲率半径 弯扭屈曲 承载力 有限元模型 

摘      要：矩形管翼缘组合梁因具有较大的抗弯刚度和抵抗弯扭变形能力，尤其适用于曲线梁桥的建设需求。然而，作为一种新型组合梁，矩形管翼缘曲线组合梁的弹塑性弯扭屈曲性能尚未系统探究。为研究矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲性能并对比与传统工字形曲线钢梁的性能差异，设计了加载及支承装置，开展了3根曲率半径分别为10、15、20m的矩形管翼缘曲线组合梁和1根曲率半径为15m的工字形曲线钢梁在跨中集中荷载作用下的弯扭屈曲试验，获得了试验梁破坏模式及空间弯扭变形规律；考虑约束混凝土本构关系建立了数值模型，分析了翼缘几何尺寸和材料强度对弯扭屈曲性能的影响；在推导了弹性临界弯矩和塑性弯矩理论公式的基础上，结合试验及数值成果建立了矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲极限承载力计算公式。研究表明：矩形管翼缘曲线组合梁表现出典型的弹塑性弯扭屈曲破坏特征，最终破坏时钢管内填混凝土发生了压溃破坏；对比于相同曲率半径的工字形曲线钢梁，矩形管翼缘曲线组合梁具有显著更高的承载能力和更好的稳定性，初始屈服、极限承载力分别提高了66.9%，66.6%，极限状态下侧向位移降低了53.1%；增大上翼缘钢管宽度和高度可以在增加较小用钢量的同时显著提高矩形管翼缘曲线组合梁承载能力；所建公式计算结果与试验及有限元结果吻合良好，可用于矩形管翼缘曲线组合梁弯扭屈曲极限承载力计算分析。