前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的椭圆钢管结构设计，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要：近年来，椭圆钢管以造型优美的特点在桥梁、建筑等领域逐渐被推广应用。椭圆截面有强轴和弱轴之分，可通过调整截面尺寸提高椭圆管结构的抗弯曲性能。论文介绍了国外关于椭圆钢管结构设计方面的研究现状，分别从弹性局部屈曲、后屈曲性能与设计、截面强度计算、抗剪计算、管节点及管内填混凝土等方面展开阐述，为椭圆钢管结构设计及科研提供参考。
关键词：管结构；椭圆；结构设计；钢管
1引言
追溯到19世纪中叶，1850年英国不列颠大桥建成开启了空钢管结构的应用。土木工程最早采用矩形空管作为承重结构，随后逐渐引入圆形和椭圆空管。1859年，跨越塔玛河的皇家阿尔伯特桥首次采用椭圆空管作为主要的拱肋，这是椭圆管在桥梁工程中的首次应用。随着建筑业的不断发展，椭圆空管结构发展成为工业产品，并成为继矩形、圆形钢管的新的补充，逐渐应用于高层建筑、桥梁、地铁站及机场等领域。目前，椭圆钢管在国外应用相对较多，如2003年建成的华威大学的塞曼大楼、2006年建成的苏格兰社会桥、2006年建成的马德里的机场候机楼等，其承重结构都采用造型优美的椭圆钢管[2]。由于缺乏椭圆钢管方面的理论研究和设计指导，椭圆钢管在中国应用非常少，为此，论文拟总结国外椭圆钢管结构的理论研究和设计方法，为中国椭圆钢管结构设计及科研提供参考。
2国外椭圆钢管结构发展及设计
2.1弹性屈曲和后屈曲
椭圆钢管轴压弹性屈曲和后屈曲的研究集中于在1950年～1960年间，早期的研究发现可以用圆形钢管的屈曲应力来预测椭圆钢管的弹性屈曲应力，其中，圆形钢管曲率半径取椭圆截面最大曲率半径。椭圆截面的长宽比越大，后屈曲表现越稳定。随后椭圆钢管的弹性屈曲和后屈曲计算方法越来越细化。
2.2热轧椭圆空钢管截面设计
现行椭圆空钢管的产品化程度愈来愈高，截面的尺寸范围从150mm×75mm到500mm×250mm，厚度从4mm～16mm。截面的长宽比均为2。确定的近似公式椭圆空心截面(EHS)的几何特性在欧洲产品中得到了提供。EN10210-2(2006)跟踪最新的研究成果，给出了椭圆空钢管截面设计方法。
2.3构件力学行为
对于轴压构件的截面分类，主要关注屈服前是否发生局部屈曲。达到屈服应力的截面被认为完全有效的截面，被认为第1～3类(完全有效)，而当局部是屈曲发生时达到屈服载荷，需要考虑长细比对截面的折减。现行研究已经给出屈曲应力、宽厚比、长细比的设计计算公式[3]。对于沿弱轴的弯曲，局部屈曲发生在最大曲率半径与截面受压最不利位置，故建议参考轴压构件屈曲设计。对于沿强轴的弯曲，局部屈曲一般不会发生在曲率半径最大值。因此，提出临界曲率半径来表示。在受压和弯曲组合作用下、受剪或弯剪组合作用下，椭圆钢管的截面分类、截面承载力已形成完善的设计方法。
2.4节点行为
目前已有大量文献研究椭圆钢管节点行为，其主要行为特征可以分为两类：桁架结构中使用椭圆管—管焊接和椭圆板—管焊接。椭圆管—管节点的设计一般先等效为矩形管节点或圆形管节点，然后按照矩形或圆形管节点承载力进行计算[4]。对于椭圆板-管节点的计算已不能简单等效为矩形或圆形节点进行计算[5]。
2.5管内填混凝土
椭圆钢管内填混凝土后可以具有钢管与混凝土的组合效应。一方面钢管壁板的变形受到管内混凝土的约束，从而抗屈曲性能增强；另一方面，管内混凝土受到钢管的套箍作用承压，强度显著提升。
3结语
椭圆钢管结构的研究始于空钢管结构，前期研究的重点集中钢管的弹性屈曲和后屈曲行为，为椭圆钢管截面的宽厚比限值、长细比计算及截面设计提供了重要基础。随后，对椭圆钢管的轴压、纯弯、压弯、抗剪及压剪组合的研究全面展开，并形成了系统的椭圆钢管设计方法。桁架结构中焊接椭圆节点和管内混凝土是近期研究热点。本文对国外椭圆钢管结构设计进行技术综述，希望开拓视野，扩大使用造型优美的椭圆钢管结构的应用。
作者:李利军 单位:内蒙古晟昱公路工程监理有限公司