大跨度外倾式拱桥稳定及极限承载力分析.pdf

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1、桥梁建设2012年第42卷第1期(总第211期)36BridgeConstruction，Vo1．42，No．1，2012(TotallyNo．211)文章编号：1003—4722(2012)Ol一0036—06大跨度外倾式拱桥稳定及极限承载力分析李小年，马如进，陈艾荣(同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：为研究外倾式拱桥稳定及极限承载力问题，以九堡大桥为背景，建立有限元分析模型，分别计算了该桥线性屈曲、几何非线性稳定(分别考虑初始缺陷以及材料非线性)、弹塑性稳定状态下的稳定系数，对失稳机理以及车道荷载和静风荷载作用下的极限承栽力进行分析，在此基础上讨

2、论了荷载及横撑布置对极限承栽力的影响。分析结果表明：几何非线性对于刚度较大的钢拱桥稳定的影响不大，而材料非线性对极限承载力的影响显著，弹性稳定分析会过高地估计钢拱桥的极限承载力；外倾式拱桥的失稳多为面外失稳形式，且副拱拱顶横撑对稳定的影响较小。关键词：拱桥；稳定性；极限承载力；几何非线性；材料非线性中图分类号：U448．22；U441文献标志码：AAnalysisofStabilityandUltimateLoad-CarryingCapacityofaLongSpanArchBridgewithOutwardInclinedArchRibsLIXiao-ni

3、an，MARu-jin，CHENAi—rong(DepartmentofBridgeEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Tostudythestabilityandultimateload—carryingcapacityofarchbridgewithout～wardinclinedarchribs，theJiubaoBridgewascitedasanexample，thefiniteelementanalysismodelwassetuptorespectivelycalc

4、ulatethelinearbuckling，geometricnonlinearitystability(theinitialimperfectionandmaterialnonlinearitywererespectivelyconsidered)andthestabilitycoefficientsofthebridgeinthestateoftheelasto—plasticstabilityandtoanalyzetheultimateload—carryingcapacityundertheactionoftheinstabilitymechani

5、sm，laneloadandstaticwindload。Onthebasisoftheanalysis，theimpactofarrangementofloadandcrossbracingsontheul—timateload—carryingcapacitywasdiscussed．Theresultsoftheanalysisdemonstratethatthegeo—metricnonlinearitydoesnothavemuchimpactonthestabilityofthesteelarchbridgewithgreatrigiditywhi

6、letheimpactofthematerialnonlinearityontheultimateload—carryingcapacityisno——table．Theanalysisoftheelasticstabilitymayoverestimatetheultimateload—carryingcapacityofthebridge，theinstabilitymodesofthearchbridgewithoutwardinclinedarchribsaremostlytheout—．of——planeinstabilityonesandthecr

7、ossbracingsatthetopeofthesecondaryarchribshavelit——tleimpactonthestability．Keywords：archbridge；stability；ultimateload—carryingcapacity；geometricnonlinearity；materialnonlinearity1引言突出D,z3。拱桥作为压弯结构，其结构失稳主要缘外倾式拱桥的特点是拱顶宽度大于拱脚宽度，于以下2种情况：①荷载作用下，由于结构自身且主拱肋之间横向联系薄弱，因此稳定性问题较为刚度的不足而导致失稳，即为线性屈

8、曲或非线性弹收稿日期：2011—09—