斜靠式拱肋系极限承载能力研究

以斜靠式拱桥拱肋系为研究对象,采用弧长法,对拱肋系的侧倾失稳全过程进行了跟踪分析,获得了失稳极值点,揭示了稳定拱肋刚度,主拱肋和稳定拱肋拱顶间横撑抗弯刚度,矢跨比,主拱边界条件对极限承载力的影响规律.研究表明:斜靠式拱肋系的极限承载能力随着横撑切向抗弯刚度的增大而增大,而稳定拱肋侧向抗弯刚度和抗扭刚度对极限承载能力的影响较小;主拱边界条件和矢跨比对斜靠式拱肋系的极限荷载有明显的影响.

斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算方法

该文以近年来发展起来的一种新型空间拱桥——斜靠式拱桥拱肋系为研究对象,基于最小势能原理,综合考虑斜靠式拱肋系主拱肋、稳定拱肋、主拱肋与稳定拱肋间横撑的变形能、作用于拱肋系的外力势能,首次推导出了斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的解析解,提出了斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的计算方法,并通过与有限元计算结果比较,证明了该文所提出计算方法的正确性。在此基础上研究了稳定拱肋倾角变化、及其侧向抗弯和抗扭刚度,主拱肋与稳定拱肋间横撑抗弯刚度对临界荷载的影响,研究结果表明稳定拱肋倾角和侧向抗弯刚度是控制斜靠式拱桥侧向稳定性的主要因素。

悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载

基于能量分析方法,推导了主拱肋和稳定拱肋拱轴线为悬链线的斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载计算公式,并通过与有限元数值计算结果比较,证明了该计算公式的正确性,进一步验证了所提出的拱肋系侧倾失稳时横撑切向和径向力学模型的适用性,并将拱轴线为悬链线和圆弧曲线的斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载进行了比对分析,阐明了圆弧曲线代替悬链线斜靠式拱肋系侧倾失稳临界荷载的适用条件。研究结果表明:拱轴线的线型对斜靠式拱肋系的侧倾失稳临界荷载有一定的影响;当稳定拱肋倾角较小时,悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载与圆弧曲线拱肋系的差异不超过5%;当矢跨比较小时,圆弧曲线拱肋系代替悬链线拱肋系的侧倾失稳临界荷载产生的误差在10%以下,但矢跨比较大时,二者的差异较大,不可等同。