CFST拱桥弦杆的本构关系及受力机制和承载力计算问题

我国建工系统从60年代开始进行小直径CFST构件基本性能试验研究，取得了大量的试验研究、理论分析成果，并于1990年颁发了《cFSTCFST计与施工规程》（但建工系统专家的观点亦不统一，各成一派）。建工部门的专家认为，CFST构件是一种承载力高、塑性和韧性好、节省材料、方便施工的新型组合材料。从广西邕宁邕江大桥和四川万县长江大桥采用直径420mm的CFST构件进行的轴心受压试验中，可能得到一些值得设计者重视的结论橡胶止水带：

1．曲线界于钢材与混凝土材料之间，在弹性阶段呈线性关系，与钢材相似；但其弹塑性历程较短，又与钢筋混凝土材料相近，故可以认为CFST是一种介于钢材与混凝土之间的复合型材料；

2．钢管的套箍效应可能提高填心混凝土的轴压强度，但其提高值与含钢率和材料泊松比及应力度有较大关系，大直径CFST构件的套箍效应并不显著，承载能力提高极为有限，所以在套用建工规范时，应持慎重态度。

3．更重要的问题在于，由CFST拱桥成桥过程决定的CFST拱桥弦杆的本构关系，或者说应力形成过程与前述试验模型有较大区别。其一，在钢管拱桁架阶段和浇注填心混凝土阶段，是空钢管受力，这两个阶段的钢管应力可达设计应力的48%~560/0左右；其二，CFST构件轴心受压及套箍效应的受为特征只有在承受桥面系恒载和可变荷载作用阶段才能表现出来；其三，由于钢管中已储存了前两个阶段的应力，钢材就可能提前进入屈服，而填心}昆凝土的强度则不可能充分发挥。如果说，在钢管进入屈服过程中会发生应力转移，即通过变形协调把钢管的高应力转移给填心混凝土，那么，这个转移过程则有待试验支持，并根据相应的试验模型建立相应的计算方法。其四，在某些荷载工况下，CFST拱桥的控制截面会出现拉应力。由于目前还没有反映上述特点的大直径CFST拱桥弦杆强度实验成果和验算规定，大多数设计者都参考建工系统的《CFST结构设计与施工规程》进行强度验算，认为最不利荷载组合下的内力（轴向力N，弯矩M）全部由CFST弦杆共同承受，据此计算套箍效应和弦杆强度。这样，计算的钢管应力将会比实际应力小，而偏于不安全；又由于夸大了套箍效应，计算的填心混凝土应力将会比实际大，而导至不恰当地提高填心混凝土的标号。

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