混凝土泊松比-钢管混凝土拱肋三种模拟方法对比

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有限元模拟方法

钢管混凝土组合结构进行有限元模拟分析时，现阶段国内外主要有：

1、换算单元模型

2、双单元模型

3、整体式模型三种方法。

钢管混凝土拱桥拱肋的三种常用模拟方法特点各异混凝土泊松比，针对不同的目的，应采取合适的方法，因此现进行对比分析如下:

换算单元模型和双单元模型模型这两种方法均是建立在钢材和混凝土为理想弹性材料假定的基础上，不需要考虑该组合结构的套箍效应。它们的实质是一样的，由于单元的抗压刚度EA、抗弯刚度EI、抗扭刚度GI相同，因此形成刚度矩阵相同，导致计算结果必然一致。

换算单元模型

简单易行，与钢筋混凝土设计方法类似。但是需换算每肢钢管混凝土来考虑混凝土物理力学性能变化，且需考虑管内混凝土徐变效应时，因节点力亦作用于钢管导致夸大了徐变作用。

双单元模型

一般可较准确地求解弹性阶段钢管和核心混凝土的应力、应变和变形。该法虽无法考虑核心混凝土开裂对结构的影响以及结构的套箍效应，但计算理论相对成熟，且能方便地采用通用有限元程序建模。

整体式模型

可考虑钢管混凝土结构的套箍效应混凝土泊松比，且适用于结构的弹塑性分析，但是往往计算复杂、繁冗。其中普通空间梁单元法虽能较好地考虑钢管的初应力和温度效应，但建立模型内部节点繁多，编程工作量大，计算速度一般很慢。而实体一梁单元法建立的模型因单元内部节点少而编程方便且计算快捷，但该法无法考虑钢管初应力和温度效应等。

对应上述三种计算方法进行有限元模拟拱肋时，常用的有换算单元模型、双单元模型和整体式模型，对比分析三种模型的优缺点。钢管和核心混凝土均处于弹性工作状态的钢管混凝土施工期间，因混凝土泊松比较小导致套箍效应无法发挥，所以前两种计算方法和模拟方法可对钢管混凝土拱肋进行简便的仿真模拟。

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