平行组拼双拱平面外弹塑性稳定性能试验研究及设计方法

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1、广州大学硕士学位论文平行组拼双拱平面外弹塑性稳定性能试验研究及设计方法专业：防灾减灾工程及防护工程硕士生：朱创坚指导教师：黄永辉摘要随着高强度材料的高速发展以及对大跨度的需求日益增长，组拼双拱作为一种在桥梁工程与工民建领域应用广泛的拱结构形式，其稳定性能越来越受到重视。目前对于组拼双拱平面外弹塑性稳定性能的研究并不多见，为平面外稳定性设计带来诸多不便。本文以五点径向对称荷载作用下，不同截面参数两端固结圆弧组拼双拱作为研究对象，采用试验研究和数值模拟的方法对组拼双拱的平面外弹塑性稳定性能进行了深入研究，具体内容如下：（1）组拼双拱平面外弹塑性稳定性试验。本文根据组拼拱平面外失稳的

2、特点，提出一套专门用于组拼拱平面外稳定性试验的加载装置，设计、制作了7组组拼双拱，研究了不同主拱截面、不同横撑截面对组拼拱平面外弹塑性稳定承载力的影响，并跟踪了拱试验在加载全过程的内力与变形情况。（2）试验实测结果与有限元计算结果对比分析。根据试验模型，考虑初始几何缺陷和材料非线性的影响，采用有限元软件ANSYS建立了有限元模型并进行了数值分析，得到了组拼拱的平面外荷载-位移曲线、平面内荷载-位移曲线、拱整体面外变形情况等，并将有限元计算结果与试验实测结果进行了对比分析。研究结果表明，有限元与试验的结果十分吻合，有限元计算的极限承载力与试验实测值相比，平均误差仅为4.5%。（3

3、）组拼拱的参数分析。利用有限元软件ANSYS，以600组圆弧组拼双拱为研究对象，综合考虑初始几何缺陷与材料非线性，分析了初始几何缺陷、矢跨比、主拱肋长细比、横撑截面、横撑数量、横撑长度对组拼拱稳定性能的影响规律。结果表明，矢跨比和主拱肋长细比是影响组拼拱平面外稳定性的最重要因素，而横撑长度影响最小，可忽略不计，横撑截面与横撑数量的影响需同时考虑。（4）组拼拱平面外弹塑性稳定承载力计算方法。在参数分析结果的基础上，使用正则化长细比代替换算长细比，借助中国钢结构规范中轴压柱子稳定系数曲线，提出了圆管截面圆弧组拼双拱平面外弹塑性稳定承载力计算方法。I平行组拼双拱平面外弹塑性稳定性能试

4、验研究及设计方法关键词：组拼拱；平面外；试验研究；数值模拟；设计方法II广州大学硕士学位论文ExperimentalStudyanddesignmethodofOut-of-planeElastic-plasticStabilityofParallelTwinArchesMajor：DisasterPreventionandReductionEngineeringandProtectiveEngineeringName：Chuang-jianZhuSupervisor：Yong-huiHuangAbstractWiththedevelopmentofhighstrengthma

5、terialandthedemandforlargespanincreasing,thestableperformanceofparalleltwinarcheswhicharewidelyusedinbridgeengineeringandcivilengineeringisbecomingmoreandmoreconcerned.Atpresent,therearefewstudiesontheelastic-plasticstabilityoftheassembleddoublearch,whichbringsalotofinconveniencetotheout-of-

6、planestabilitydesign.Inthispaper,paralleltwinarcheswithdifferentcrosssectionparametersunderfivepointradialsymmetricloadsaretakenastheresearchobject,andtheexperimentalresearchandnumericalsimulationareusedtostudytheout-of-planeelastic-plasticstability.Thedetailsareasfollows:(1)Experimentalstud

7、yonout-of-planeelastic-plasticstabilityofparalleltwinarches.Inthispaper,accordingtothecharacteristicsofout-of-planestabilityofarch,asetofloadingdevicesspeciallyusedforexperimentofout-of-planeelastic-plasticstabilityofparalleltwinarchesisputforward,