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1、第27卷第6期铁道学报Vol.27No.62005年12月JOURNALOFTHECHINARAILWAYSOCIETYDecember2005文章编号:100128360(2005)0620077208钢管混凝土单圆管拱空间受力双重非线性有限元分析陈宝春,林嘉阳(福州大学土木建筑工程学院,福建福州350002)摘要:提出钢管混凝土拱(单圆管)空间受力的双重非线性有限元分析方法并编制了有限元程序。有限元建模时采用空间梁单元。材料非线性中正应力2正应变关系采用纤维单元模型,剪应力2剪应变关系采用统一理论的
2、标准曲线。应用该方法对钢管混凝土单肋模型拱和双肋模型拱进行了分析,并对非线性性能和横向力作用进行了分析。分析结果表明,本文提出的方法能较好地反映钢管混凝土拱空间受力全过程的非线性性能。在空间荷载作用下,钢管混凝土拱的几何非线性影响要大于材料非线性的影响;单肋拱的空间受力的特征要明显大于双肋拱。关键词:钢管混凝土;拱;空间;非线性;有限元中图分类号:U442.5文献标识码:ANonlinearFiniteElementAnalysisofConcreteFilledSteelTubular(SingleT
3、ube)ArchSubjectedtoSpatialLoadsCHENBao2chun,LINJia2yang(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:AmethodtoanalyzethedualnonlinearitybehaviorsofCFST(singletube)archsubjectedtospatialloadsispresented.Spatialbeame
4、lementisusedinthefiniteelementmodel.Thefiberelementmodelisusedforthenormalstress2strainrelationandthestandardcurveintheunifytheoryofCFSTisusedfortheshearstress2strainrelation.TheanalysesofthenonlinearpropertyoftheCFSTmodelarchesbothwithasingleribandtwori
5、bsindicatethatthemethodproposedhereincangetoutthebasicmechanicbehaviorsofthesteeltu2bularCFSTarchsubjectedtospatialloadsonthewholeloadingprogress.Underthespatialloads,theaffectionofthegeometricnonlinearitytothebehaviorsofCFSTarchismoreseriouslythanthemat
6、erialnonlinearity.ThespatialactionsoftheCFSTarchwithsingleribisobviouslygreatthanthatwithdoubleribs.Keywords:concrete2filledsteeltube;arch;spatial;finiteelement拱的稳定按失稳形态分为面内稳定和面外稳定,为人们所关注。应用现代有限元技术,弹性分枝点失从失稳时是否发生平衡分枝分为分枝点失稳和极值点稳的临界荷载求解,已为工程界所熟悉与掌握。由于失稳。拱
7、的稳定问题,在材料性能方面又有线弹性稳没有考虑材料的非线性和大挠度影响,因此它只是真定和非线性非弹性问题,在几何方面又有小挠度和大实解的上限,再加上失稳的突然性和严重的后果,所以挠度问题。因此,拱的稳定问题是一个复杂的问题。在工程上常采用较大的安全系数,一般要求弹性分枝将具有较高的抗压强度的钢管混凝土应用到以压弯为点失稳的临界荷载为实际荷载的4～6倍。但4～6的主的拱结构中,其稳定问题,尤其是面外稳定问题,更安全系数是否合理,则缺乏理论依据。由于弹性分枝点失稳并非真正的稳定极限承载力,因此,它还经常导收
8、稿日期:2003205212;修回日期:2004203212基金项目:福建省重大科技项目(2003F007);致计算分析中得出不正确的结论。如在进行弹性分枝交通部西部交通科技项目(20032318279822021)作者简介:陈宝春(1958—),男,福建罗源人,教授,博士生导点稳定计算中,考虑风力、偏载、横向几何误差影响等,师。E2mail:baochunchen@fzu.edu.cn计算所得的临界荷载相差不大,因此得出这些因素对78铁道
