大跨径钢管混凝土拱桥稳定性非线性有限元分析.pdf

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1、第39卷，第5期公路工程Vo1．39，No．52014年10月HighwayEngineeringOct．，2014大跨径钢管混凝土拱桥稳定性非线性有限元分析龚江烈(湖南省交通科学研究院，湖南，长沙410015)[摘要]介绍了大跨径钢管混凝土拱桥失稳破坏的2种类型：平衡分支点失稳(第一类稳定性问题)和极值点失稳(第二类稳定性问题)。采用统一的钢管混凝土本构关系，以张(家界)至花(垣)高速公路猛洞河大桥为例建立有限元模型。对结构在弹性状态、几何非线性与材料非线性状态下的两类稳定性问题进行了探讨。分析表明：研究大跨径钢管混凝土拱桥的稳定性时，

2、可不考虑几何非线性的影响，但材料非线性的作用不容忽视。同时，研究了混凝土强度、钢管强度、含钢率、矢跨比、初始缺陷对结构稳定性的影响作用。[关键词]大跨径拱桥；钢管混凝土；稳定性问题；几何非线性；材料非线性[中图分类号]U448．22[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2014)05—0300—04NonlinearFiniteElementAnalysisforLong-spanConcreteFilledSteelTubularArchBridgeGONGJianglie(HunanCommunicationsResearc

3、hInstitute，Changsha，Hunan410015，China)[Abstract]ThispaperdescribestwotypesoftheLong-spanconcretefilledsteeltuhulararchbridgeinstabilityfailure：unstableequilibriumbranchpoint(firstkindstabilityissues)andextremepointinsta—bility(secondkindstabilityproblems)．Byapplyingunifie

4、dconstitutiverelationsofconcretefilledsteeltubular，CreateafiniteelementmodelinconnectionwiththeMengdongriverBridgeofZhangjiajietoHu—ayuanexpressway．Thestabilityofstructureinlinearelastic，geometricnonlinearityandmaterialnonlin—earityarediscussed，Theresultsshowedthatwhenthe

5、stabilityofLong-spanconcretefilledsteeltubulararchbridgeareconsidered，geometricnonlineareffectscanbeneglected，buttheroleofmaterialnonlin‘earityshouldbeconsidered．Meanwhile，thispaperdiscussesthecoefficientofstabilitytoconcretestrength，steelstrength，steelratio，span—ratioand

6、initialdefect．[Keywords]largespanarchbridge；concretefilledsteeltubular；stability；geometricnonlineari—ty；materialnonlinearity钢管混凝土拱桥更是如此。由于钢管混凝土两种材0前言料的差异性，按线弹性理论计算方法分析结构的稳拱桥作为一种古老的桥型结构，因其造型美观，定性是不尽合理的，本文以张花高速公路猛洞河大施工方便，造价较低，在桥梁建设领域中有着举足轻桥为例，探讨了几何非线性和材料非线性对结构两重的地位，随着交通日益发展

7、，特别是钢管混凝土的类稳定性的影响。出现，使得拱桥的跨径不断加大。我国现行的《铁1两类稳定性问题路桥涵设计基本规范》(TB10002．1—2005)采用限制拱桥的宽跨比设计容许值为1／20来保证结构的横拱桥作为压弯结构，稳定性问题有两类。第一向稳定性，随着其跨径的不断提升，突破宽跨比限值类是平衡分支的稳定性问题，即当其所受的荷载达的拱桥结构已屡见不鲜，因此其稳定性就成为结构到一定的临界值时，拱的平衡状态就会丧失稳定性，分析的控制性因素，尤其是对于大跨径、小宽跨比的或者在竖平面内拱轴线离开原来的纯压对称变形状【收稿日期]2014—04—10

8、[作者简介】龚江烈(1982一)，男，湖北松滋人，硕士研究生，工程师，主要桥梁工程检测与科研工作。第5期龚江烈：大跨径钢管混凝土拱桥稳定性非线性有限元分析301态发生面内屈曲，或者拱轴线侧倾出