特大跨径拱桥的非线性分析

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本文针对目前拱桥非线性研究现状,对钢管混凝土劲性骨架拱桥类箱形拱桥改变其参数的1000多个模型,用ANSYS有限元程序进行线性和非线性分析,并对其进行比较分析,得到相应非线性影响系数规律,根据该规律为拱桥初步设计时主拱圈参数选择提供依据。主要得出以下结论: 1)非线性对挠度的影响,在跨径约L/4至L/2的区域是相对稳定的正影响,在拱脚至跨径L/4区域是相对不稳定的负影响,在L/4左右的零截面位置较为稳定;但在刚度较小的拱桥上,若拱轴线系数小且矢跨比大的情况下,会出现拱脚至跨径L/4左右的区域为正影响,跨径约L/4至L/2的区域为负影响的现象;对于正影响区域一般小于20%,负影响区域有超过-100%的现象; 2)非线性对力的影响,沿跨径方向在拱箱的上下截面所表现出的规律相反;不管上下截面,分布于正影响区域内的非线性影响系数比较稳定,一般不大于15%,而分布于负影响区域内的非线性影响系数不稳定,有超过-200%(受力变向,由小偏心变为大偏心受压构件会出现该现象)现象; 3)随着拱轴线系数的增大,非线性影响系数的绝对值增大,在正影响区域内基本呈直线增长,在负影响区域内呈指数增长; 4)随着矢跨比的增大,非线性影响系数的绝对值减小; 5)随着I/(L~3)的增大,非线性影响系数绝对值都将减小,在相同跨径和线形参数的情况下,截面高度对非线性的影响比截面宽度要大; 6)为了减小非线性对拱桥的正影响,可以选择小拱轴线系数和大矢跨比;在线形参数一定的情况下,可选择增加截面高度来增加刚度,从而减小非线性对拱桥的影响。
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