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钢拱结构是一种造型优美、受力合理的结构形式,在房屋建筑和桥梁工程中得到了非常广泛的应用。钢结构中始终存在着残余应力,残余应力虽然不会造成钢材强度的降低,但会导致钢材提前达到塑性,进而严重影响构件或节点刚度、稳定承载力以及抗疲劳性能。本文通过切割法测量了轧制圆钢管的纵向热弯残余应力,利用数值方法模拟了圆钢管热弯过程,同时进行了54组数值模型的参数化分析,以研究影响残余应力的关键因素,包括弯曲比,径厚比和钢材屈服强度等,根据参数化分析结果提出了关于轧制圆钢管热弯残余应力分布的简化模型。对圆钢管冷弯过程进行了数值模拟与试验验证,提出冷弯简化模型,并比较冷弯残余应力与热弯残余应力分布的区别。利用所提出的热弯残余应力简化模型研究其对钢拱结构平面内稳定承载力的影响。得到主要结论如下:(1)对于热弯圆钢管的拱背和拱腹,残余应力是对称分布的,最大残余拉应力和最大残余压应力分别出现在钢管中性轴附近的拱背和拱腹处。(2)弯曲比是最重要的影响因素,对残余应力的分布和幅值有明显影响;残余应力与径厚比之间没有显著相关性;具有较高屈服强度的热弯圆钢管具有较大的残余应力,屈服强度f_y的影响可以简化为残余应力乘以值f_y/345加以考虑。(3)轧制圆钢管热弯残余应力的分布简化为折线型模型,既考虑了残余应力自平衡的特性,又很好地拟合了实际的残余应力分布情况。(4)冷弯残余应力在拱背和拱腹范围内亦为对称分布。拱背中冷弯残余压应力峰值约为热弯的1.6倍,冷弯残余拉应力的峰值约为热弯的1.3倍。拱腹中冷弯残余压应力峰值与热弯接近,热弯残余拉应力峰值约为冷弯的1.3倍。(5)拱脚弹性支承或者铰接时,本文所提出的残余应力分布模式会使得钢拱提前进入弹塑性阶段,但对极限承载力降低不明显。拱脚刚接时,本文所提出的残余应力分布模式对于钢拱弹塑性阶段的发展影响不大。长细比较小时,钢拱破坏主要表现为强度破坏,热弯残余应力的影响较小。随着长细比的增大,钢拱发生弹塑性稳定破坏,本文所提出的残余应力会使得钢拱平面内稳定承载力明显降低。长细比较大时,钢拱会发生弹性失稳,残余应力的影响降低。