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拱桥的的发展历史悠久,因其外形美观,施工方便,造价低廉等的优势一直以来得到了很多设计者的喜爱。随着现代造桥技术的发展,拱桥跨径不断增加,还出现了许多拱桥与其他结构的组合体系。这就使拱桥的稳定问题显得尤为重要。本文结合某钢管混凝土拱桥为工程背景,应用通用有限元程序对此大跨拱桥进行了稳定性分析,讨论了各种因素对大跨度拱桥稳定形的影响,为以后同类桥型的设计提供有益的建议。
稳定问题从失稳时是否发生平衡分枝通常分为分枝点失稳和极值点失稳两类,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。然拱的最终压溃往往是屈曲或侧倾以后发生的,故第一类稳定对拱桥的设计也是具有很高的指导意义。
本文以现有理论为指导,从特征值稳定方面出发,通过有限元程序分析了已建有横撑桥梁在横撑取消后对拱桥稳定性的影响。以及通过对拱轴线形、横截面的侧向抗弯和抗扭刚度、桥面系横向刚度的调整等,分析其对稳定性的影响.文中给出了以上因素变化情况下的稳定系数,指出了对大跨拱桥横向稳定性有显著影响的因素及其合理范围,进而提供一些无横撑拱桥的设计思路。