【摘 要】
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为探究非保向力效应对钢管混凝土提篮拱桥平面外稳定性能的影响,开展了钢管混凝土(CFST)提篮拱空间受力性能试验和有限元分析;基于某原型桥开展了考虑吊杆影响的钢管混凝土提篮拱空间受力性能试验,揭示了模型拱的破坏机理;基于试验结果和实际工程构造参数建立了钢管混凝土标准提篮拱桥有限元模型,通过是否建立杆系吊杆的方式分别考虑吊杆的非保向力和保向力作用,分析了拱肋倾角、矢跨比、宽跨比等参数变化对是否考虑吊杆非保向力效应的钢管混凝土提篮拱面外极限承载力的影响;基于材料与几何双重非线性有限元模型,以荷载比和位移比定量分
【机 构】
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福州大学 土木工程学院,福建 福州 350116;福建工程学院 土木工程学院,福建 福州 350118;福州大学 福建省土木工程多灾害防治重点实验室,福建 福州 350116;福州大学 土木工程学院,
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为探究非保向力效应对钢管混凝土提篮拱桥平面外稳定性能的影响,开展了钢管混凝土(CFST)提篮拱空间受力性能试验和有限元分析;基于某原型桥开展了考虑吊杆影响的钢管混凝土提篮拱空间受力性能试验,揭示了模型拱的破坏机理;基于试验结果和实际工程构造参数建立了钢管混凝土标准提篮拱桥有限元模型,通过是否建立杆系吊杆的方式分别考虑吊杆的非保向力和保向力作用,分析了拱肋倾角、矢跨比、宽跨比等参数变化对是否考虑吊杆非保向力效应的钢管混凝土提篮拱面外极限承载力的影响;基于材料与几何双重非线性有限元模型,以荷载比和位移比定量分析了不同参数下非保向力效应对拱肋空间受力性能的提高程度.研究结果表明:在空间受力过程中钢管混凝土提篮拱位移均关于拱顶截面呈对称分布,应变分布也具有良好的对称性,说明模型拱在空间受力过程中整体稳定性较好,且具有较低的初始几何缺陷敏感度;模型拱最终发生面外极值点失稳破坏,拱肋以承受压力和面外弯矩为主,其中面外弯矩是模型拱稳定极限承载力的主要控制因素;钢管混凝土提篮拱面外极限承载力均随拱肋倾角、矢跨比和宽跨比的增大呈先增大后减小的趋势,在拱肋倾角为9°,矢跨比为0.25,宽跨比为0.03时承载力均达到最大值;在计算钢管混凝土提篮拱面外极限承载力时应考虑非保向力效应,否则计算结果将偏小22％.
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