张学东， 韩一峰, 王正中， 李会军， 徐 超， 张欢龙， 刘 丰

(1.西北农林科技大学 旱区寒区水工程安全研究中心， 陕西 杨凌 712100; 2.中国电建集团 华东勘测设计院有限公司， 浙江 杭州 310014)

1 研究背景

支臂作为弧形钢闸门的主要承重结构，承受着来自面板上游较大的水压力。对国内外弧形钢闸门的事故调查分析发现，闸门失事破坏主要是由于支臂发生屈曲失稳造成的，保证支臂的稳定性是决定整个闸门安全稳定运行的关键[1]，因此对弧门支臂进行精确化稳定承载力分析十分必要。

在结构受力特性上，支臂属于以承受轴力作用为主的钢柱构件，虽然运用结构稳定理论能够计算出受压构件的屈曲荷载，然而支臂在实际生产过程中，由于制造安装偏差和板件焊接工艺自身不可避免地产生初弯曲和残余应力，外加上材料、几何非线性的影响，稳定方程的求解就变得异常困难[2]。另外，现行《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)[3](以下简称《标准》)虽然能够用于求解受压构件的屈曲问题，但是难以适用于两端复杂约束以及由单杆组成的复杂结构体系的稳定问题，通用性较差。为得到稳定承载力的准确计算结果，非线性屈曲分析方法已成为结构稳定计算的主要方式，施刚等[4]、班慧勇等[5-6]和李国强等[7-8]采用非线性有限元法对轴压柱的稳定承载力进行了数值计算，通过试验实测数据验证了采用非线性有限元数值模型进行受压构件稳定承载力计算的可行性和有效性。施钢等[9]和姜学宜等[10]详细地介绍了建立钢柱有限元模型和整体稳定特性求解的全过程，提出了输入构件几何初始缺陷和模拟截面残余应力的方法。……