大跨度钢管混凝土拱桥的双重非线性稳定性研究
2013-09-29朱建波向宝山
重庆交通大学学报(自然科学版) 2013年1期
韩 兴,祝 兵,张 磊,朱建波,向宝山
(1.西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031;2.江苏省交通厅勘测设计院,江苏 南京 210005)
桥梁的稳定性问题,强度问题和疲劳问题等是桥梁设计中常见的几大类问题。其中,桥梁的稳定性问题是关系到桥梁安全、经济的重要问题。由于大跨度钢管混凝土拱桥日益广泛采用高强度材料和薄壁结构,稳定问题凸显得更为重要。
稳定问题分为线弹性稳定和非线性稳定两种。对于钢管混凝土拱桥,结构中拱肋是以受压为主的构件,其稳定性问题较为突出。大跨度钢管混凝土拱桥的加载到破坏前的极限承载力是一个复杂的非线性过程。非线性稳定问题包括几何非线性和材料非线性。在桥梁的设计中常常按照第一类稳定性处理桥梁的稳定问题,即桥梁的线弹性稳定,根据弹性理论的内力变形所求的值是屈曲特征值。由于各种因素影响,实际拱常发生第二类稳定失稳问题,即极值点失稳问题。特征屈曲的计算过高的估计了大跨中承式拱桥的拱的极限承载力。正确考虑非线性以及合理评价结构的稳定强度是大跨度拱桥结构计算的关键问题。类似于鸭池河大桥等大跨度中承式钢管混凝土铁路拱桥其宽跨比比较小,稳定问题显得特别突出[1]。
1 拱桥稳定性的分析理论
1.1 稳定的基本分类
根据结构失稳的种类,可以把桥梁结构的失稳状态分为两大类[2]:
1)第1类稳定问题:又称平衡分支问题,即在理想条件下,建立轴心受压杆件的荷载-位移曲线(结构的变形忽略不计),在结构达到临界荷载时,结构出现两个以上的平衡状态。……
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