拱形索塔的空间稳定性分析

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随着拱桥跨径的增大,稳定性变得越来越突出,成为拱桥设计的重要控制因素之一。本文以海口市海新大桥为工程背景,对拱形索塔进行了稳定性分析,并讨论部分因素对拱形索塔稳定性的影响,希望为以后同类桥型的设计提供有益的建议。  稳定问题通常分为两类,第一类稳定问题最后归结为求特征值问题,其计算比较简单;但由于材料非线性、几何非线性和初始缺陷的影响,第二类稳定问题即极限承载力问题更符合实际。本文以现有理论为指导,从特征值稳定和极限承载力两方面出发,通过有限元程序分析了几何非线性和材料非线性对拱形索塔空间稳定的影响。  通过有限元理论计算结果表明,在取定的初始几何缺陷下,线性特征值屈曲分析和几何非线性屈曲分析结果相差较小;由于材料非线性的影响,非线性稳定分析的稳定安全系数大大低于特征值屈曲分析的结果。最后对影响拱塔稳定性的部分因素做出了分析,并得出了在这些因素中,拱肋刚度是影响拱塔稳定性的主要因素这一结论。  本文只是分析了各因素单独作用对拱形索塔稳定性的影响,未考虑各因素间的耦合作用。边界条件的模拟对于有限元分析稳定问题非常重要,如何能准确的模拟边界条件值得深入探讨,而且文中未考虑温度荷载的影响,另外未考虑钢材焊接的残余应力的影响,这些因素也将对拱桥的稳定系数产生影响,有待进一步研究。
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