前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的橢圓鋼管結構設計，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
摘要：近年來，橢圓鋼管以造型優美的特點在橋梁、建筑等領域逐漸被推廣應用。橢圓截面有強軸和弱軸之分，可通過調整截面尺寸提高橢圓管結構的抗彎曲性能。論文介紹了國外關于橢圓鋼管結構設計方面的研究現狀，分別從彈性局部屈曲、后屈曲性能與設計、截面強度計算、抗剪計算、管節點及管內填混凝土等方面展開闡述，為橢圓鋼管結構設計及科研提供參考。
關鍵詞：管結構；橢圓；結構設計；鋼管
1引言
追溯到19世紀中葉，1850年英國不列顛大橋建成開啟了空鋼管結構的應用。土木工程最早采用矩形空管作為承重結構，隨后逐漸引入圓形和橢圓空管。1859年，跨越塔瑪河的皇家阿爾伯特橋首次采用橢圓空管作為主要的拱肋，這是橢圓管在橋梁工程中的首次應用。隨著建筑業的不斷發展，橢圓空管結構發展成為工業產品，并成為繼矩形、圓形鋼管的新的補充，逐漸應用于高層建筑、橋梁、地鐵站及機場等領域。目前，橢圓鋼管在國外應用相對較多，如2003年建成的華威大學的塞曼大樓、2006年建成的蘇格蘭社會橋、2006年建成的馬德里的機場候機樓等，其承重結構都采用造型優美的橢圓鋼管[2]。由于缺乏橢圓鋼管方面的理論研究和設計指導，橢圓鋼管在中國應用非常少，為此，論文擬總結國外橢圓鋼管結構的理論研究和設計方法，為中國橢圓鋼管結構設計及科研提供參考。
2國外橢圓鋼管結構發展及設計
2.1彈性屈曲和后屈曲
橢圓鋼管軸壓彈性屈曲和后屈曲的研究集中于在1950年～1960年間，早期的研究發現可以用圓形鋼管的屈曲應力來預測橢圓鋼管的彈性屈曲應力，其中，圓形鋼管曲率半徑取橢圓截面最大曲率半徑。橢圓截面的長寬比越大，后屈曲表現越穩定。隨后橢圓鋼管的彈性屈曲和后屈曲計算方法越來越細化。
2.2熱軋橢圓空鋼管截面設計
現行橢圓空鋼管的產品化程度愈來愈高，截面的尺寸范圍從150mm×75mm到500mm×250mm，厚度從4mm～16mm。截面的長寬比均為2。確定的近似公式橢圓空心截面(EHS)的幾何特性在歐洲產品中得到了提供。EN10210-2(2006)跟蹤最新的研究成果，給出了橢圓空鋼管截面設計方法。
2.3構件力學行為
對于軸壓構件的截面分類，主要關注屈服前是否發生局部屈曲。達到屈服應力的截面被認為完全有效的截面，被認為第1～3類(完全有效)，而當局部是屈曲發生時達到屈服載荷，需要考慮長細比對截面的折減。現行研究已經給出屈曲應力、寬厚比、長細比的設計計算公式[3]。對于沿弱軸的彎曲，局部屈曲發生在最大曲率半徑與截面受壓最不利位置，故建議參考軸壓構件屈曲設計。對于沿強軸的彎曲，局部屈曲一般不會發生在曲率半徑最大值。因此，提出臨界曲率半徑來表示。在受壓和彎曲組合作用下、受剪或彎剪組合作用下，橢圓鋼管的截面分類、截面承載力已形成完善的設計方法。
2.4節點行為
目前已有大量文獻研究橢圓鋼管節點行為，其主要行為特征可以分為兩類：桁架結構中使用橢圓管—管焊接和橢圓板—管焊接。橢圓管—管節點的設計一般先等效為矩形管節點或圓形管節點，然后按照矩形或圓形管節點承載力進行計算[4]。對于橢圓板-管節點的計算已不能簡單等效為矩形或圓形節點進行計算[5]。
2.5管內填混凝土
橢圓鋼管內填混凝土后可以具有鋼管與混凝土的組合效應。一方面鋼管壁板的變形受到管內混凝土的約束，從而抗屈曲性能增強；另一方面，管內混凝土受到鋼管的套箍作用承壓，強度顯著提升。
3結語
橢圓鋼管結構的研究始于空鋼管結構，前期研究的重點集中鋼管的彈性屈曲和后屈曲行為，為橢圓鋼管截面的寬厚比限值、長細比計算及截面設計提供了重要基礎。隨后，對橢圓鋼管的軸壓、純彎、壓彎、抗剪及壓剪組合的研究全面展開，并形成了系統的橢圓鋼管設計方法。桁架結構中焊接橢圓節點和管內混凝土是近期研究熱點。本文對國外橢圓鋼管結構設計進行技術綜述，希望開拓視野，擴大使用造型優美的橢圓鋼管結構的應用。
作者:李利軍 單位:內蒙古晟昱公路工程監理有限公司