1、鋼管混凝土拱橋具有跨越距離大、承載力高、塑性和韌性好、施工方便、耐火和耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際工程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.鋼管混凝土拱橋的破壞主要是拱肋的失穩(wěn)破壞和強(qiáng)度破壞,失穩(wěn)破壞有拱肋面內(nèi)失穩(wěn)和面外失穩(wěn)破壞.對(duì)于大跨度的拱橋,在其達(dá)到面內(nèi)外失穩(wěn)時(shí)結(jié)構(gòu)一般已進(jìn)入彈塑性的變形范圍,此時(shí)結(jié)構(gòu)位移也比較大,因此拱橋的面內(nèi)外穩(wěn)定性問(wèn)題是一個(gè)材料與幾何非線性的雙重非線性問(wèn)題.本文同時(shí)考慮幾何和材料的非線性,采用有限元方法分析鋼管混凝土拱橋的

2、面內(nèi)和面外穩(wěn)定性問(wèn)題.本文首先建立了鋼管混凝土拱肋的更為精細(xì)的有限元計(jì)算模型,即對(duì)鋼管、核心混凝土及管內(nèi)鋼筋分別創(chuàng)建有限單元,其中對(duì)外圍鋼管采用4節(jié)點(diǎn)平板殼體單元,核心混凝土采用8節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元,鋼筋采用兩節(jié)點(diǎn)拉壓桿單元;然后利用完全Lagrange方法(T.L法)導(dǎo)出了8節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元和4節(jié)點(diǎn)平板殼單元的切線剛度矩陣,對(duì)最終的非線性方程采用基于荷載增量的Newton-Raphson迭代方法進(jìn)行求解.應(yīng)用該有限元模型,首先對(duì)一鋼管混凝土拱肋

3、試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷拿鎯?nèi)極限承載力進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果以及采用單一梁?jiǎn)卧挠?jì)算結(jié)果作了比較,驗(yàn)證了該方法的有效性;而后又對(duì)該拱肋模型進(jìn)行了面外穩(wěn)定性分析,獲得了前幾階的面內(nèi)外失穩(wěn)形態(tài)以及在不同量值面外干擾力作用下的失穩(wěn)極限承載力.在此基礎(chǔ)上對(duì)一工程實(shí)例——義烏篁園橋的單拱肋的面內(nèi)極限承載力和面外穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算,將面內(nèi)的撓度計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果作了比較,并著重分析了在側(cè)向水平風(fēng)荷載共同作用下的拱肋的失穩(wěn)形態(tài)和面內(nèi)外失穩(wěn)的順序.實(shí)例計(jì)算表明