弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷的面内屈曲特性.pdf

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1、第8卷第3期长沙理工大学学报(自然科学版)Vo1．8No．32011年9月JournalofChangshaUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)Sep．2011文章编号：1672—9331(2011)O3一OO44一O6弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷的面内屈曲特性易壮鹏，王连华，涂光亚，唐金晶(1．长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410004；2．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；3．同济大学土木工程学院，上海200092)摘要：通过变分原理推导了弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷时的平

2、衡方程，得到了外荷载与径向位移和轴力的关系，以及圆弧拱发生跳跃和分岔屈曲的平衡条件．用解析法和有限元法分析了几何缺陷和弹性支撑刚度对面内稳定性的影响．研究结果表明，两种方法在展开角较小时吻合良好；几何缺陷对屈曲路径有一定的影响，而弹性支撑刚度对跳跃屈曲的路径和临界值均有显著影响．关键词：圆弧拱；面内屈曲；几何缺陷；弹性支撑；变分原理中图分类号：0343．9文献标识码：AThein。planebucklingofelasticsupportcirculararchesconsideringthegeometricalimperfectionsYIZh

3、uang-peng，WANGLian_hua，TUGuang—ya，TANGGin-jing。(1．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410004，China；2．CollegeofCivilEngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China；3．CollegeofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，

4、China)Abstract：Theequilibriumequationsofelasticsupportcirculararchesconsideringthegeomet—ricalimperfectionsarededucedfromthevariationprincipleinthispaper．Andtherelationsbetweenexterna1loadandradialdisplacement，axialforcesaredetermined；alsotheequilib—riumconditionsofsnap—．throu

5、ghbucklingandbifurcationbucklingincirculararchesareas．．certainedrespectively．Furthermore，theinfluencesofgeometricalimperfectionsandelasticsupportsonin—planestabilityareanalysedwiththeanalyticalmethodinthisarticleandthefiniteelementmethod．TheresultsdisplaythatthetWOmethodscoinc

6、idewitheachotherverywellforsmalleropeningangleincirculararches．Thegeometricalimperfectionshavecertaineffectsonthebucklingpath，whiletheelasticsupportrigidityplaysasignificantroleinboththepathandcriticalloadofsnap—throughbuckling．Keywords：circulararches；in—planebuckling；geometri

7、calimperfection；elasticsupport；variationprinciple拱结构以其良好的受力特性，在土木、机械和拱结构展开了大量的研究：Schreyer和MasurE]航天航空工程中有着广泛的应用．国内外学者对通过解析法对浅拱的屈曲特性进行了分析；Lee和收稿日期：2011—06—07基金项目：国家自然科学基金资助项目(11002030，10972073，11032004)；教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET—o9—0335)；湖南省高校科技创新团队支持计划资助项目(2008)作者简介：易壮鹏(1979-)，男，湖

8、南望城人，长沙理工大学讲师，博士，主要从事桥梁结构非线性方面的研究．第8卷第3期易壮鹏，等：弹性支撑圆弧拱考虑几何缺陷的面