某下承式钢管混凝土拱桥二类稳定分析研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com36桥梁建设2011年第3期文章编号：1003—4722(2011)03—0036—04某下承式钢管混凝土拱桥二类稳定分析研究谭国宏，李龙安(中铁大桥勘测设计院有限公司，湖北武汉430056)摘要：为研究下承式钢管混凝土拱桥二类稳定性问题，以某下承式钢管混凝土拱桥的方案设计为背景，利用大型分析软件ANSYS建立3个全桥有限元模型，其钢管混凝土材料分别采用统一理论法、组合截面法和双单元法进行模拟；探讨了二类稳定安全系数的评判标准，根据规范提出了二类稳定安全系数的判定计算方法。计算分析结果表明，统一

2、理论法计算值偏大；组合截面法和双单元法能比较真实地模拟钢管混凝土材料，拱桥稳定性分析二者计算结果相近；该下承式钢管混凝土拱桥稳定性有保证。关键词：拱桥；钢管混凝土结构；稳定性；安全系数；非线性；有限元法中图分类号：U448．22文献标志码：AAnalyticalStudyofCategory2StabilityofaConcrete-FilledSteelTubularThroughArchBridgeTANGuo—hong。LILong—an(ChinaRailwayMajorBridgeReconnaissance＆Desig

3、nInstituteCo．，Ltd．，Wuhan430056，China)Abstract：Tostudytheissueofcategory2stabilityofconcrete—filledsteeltubular(CFST)througharchbridges，theconceptualdesignofaCFSTthrougharchbridgewascitedasanexam—pleandthreefiniteelementmodelsforthewholebridgeofthebridgeweresetupbythel

4、argescaleanalysissoftwareANSYS．TheCFSTmaterialsofthemodelsweresimulatedrespectivelybytheunifiedtheorymethod，combinedsectionmethodanddualelementsmethod，thejudgmentcriteriaforthecategory2stabilitysafetyfactorswerediscussedandthecalculationmethodsforjudgingthesafetyfacto

5、rswereproposedinaccordancewiththerelevantcodes．Theresultsofthecalculationandanalysisdemonstratethatthecalculationvaluesbasedontheunifiedtheorymeth—odareslightlygreatwhilethecombinedsectionmethodandthedualelementsmethodcansimu—latetheCFSTmaterialsforrea1．However，thecal

6、culationsofthesemethodsintheanalysisofstabilityofthebridgeareclose，showingthatthestabilityofthebridgecanbeguaranteed．Keywords：archbridge；concrete—filledsteeltubularstructure；stability；safetyfactor；non—linearity；finiteelementmethod1前言拱的稳定从失稳形态上分为面内失稳和面外失下承式钢管混凝土拱桥因其经济、

7、美观以及施稳，从失稳时的平衡状态可分为分支点失稳和极工方面的优点在现代桥梁建设中得到了广泛的应值点失稳，从是否考虑材料非线性及几何非线性又用，该类桥梁的稳定问题一直是人们研究的重点。分为线性稳定和非线性稳定。工程中习惯把线性稳收稿日期：2010—11—15作者简介：谭国宏(1979一)，男，工程师，2003年毕业于兰州交通大学土木工程专业，工学学士，2007年毕业于兰州交通大学桥梁与隧道专业，工学硕士(tangh@brdi．com．cn)。学兔兔www.xuetutu.com某下承式钢管混凝土拱桥二类稳定分析研究谭国宏，李龙安37

8、定问题称为一类稳定，把考虑几何非线性、材料非线3．2模型的建立性稳定问题称为二类稳定；研究结构稳定的目的主拱、风撑、横梁及纵梁均采用可自定义截面的在于寻求相应的临界荷载及其临界状态，防止不稳三维弹塑性梁单元Beam188模拟，吊杆及系杆均采定平衡状