鋼管砼拱極限承載力的非線性分析.pdf

1、鋼管混凝土拱形結(jié)構(gòu)具有跨越距離大、承載能力高、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)際工程特別是公路和城市橋梁中得到了越米越廣泛的應(yīng)用.鋼管混凝土拱的破壞形態(tài)主要有失穩(wěn)破壞和強(qiáng)度破壞,拱從開始加載至達(dá)到破壞前的極限承載力的過程是一個(gè)復(fù)雜的非線性過程.該文的主要目的是采用數(shù)值方法對(duì)圓管截面無鉸拱從加載直至極限承載力的受力-變形關(guān)系進(jìn)行全過程分析.該文同時(shí)考慮幾何和材料的雙重非線性影響,采用有限元方法對(duì)鋼管混凝上拱進(jìn)行了極限

2、承載力分析.該文首先將拱肋劃分為一系列的直梁?jiǎn)卧?運(yùn)用虛功原理和修正New的n-Raphan數(shù)值迭代算法的基本原理準(zhǔn)確推導(dǎo)了拱肋直梁?jiǎn)卧姆蔷€性切線剛度矩陣;在不平衡力方面考慮了沿截面高度和單元長度方向材料非線性的發(fā)展過程,提高了計(jì)算精度;再根據(jù)得到的切線剛度矩陣采用荷載增量步內(nèi)修正Newton-Raphan迭代的增量迭代法進(jìn)行了求解.對(duì)應(yīng)每個(gè)荷載增量,可求得鋼管混凝土拱在相應(yīng)狀態(tài)下的變形曲線.對(duì)各荷載增量進(jìn)行反復(fù)迭代,直至得到荷載的極

3、限值.結(jié)構(gòu)極限承載力的判別同時(shí)考慮了失穩(wěn)破壞和強(qiáng)度破壞,能夠模擬荷載-位移曲線的上升段.在理論推導(dǎo)的基礎(chǔ)上,采用Visual-Fortran語言將該算法編成程序,給出了具體算法步驟和程序框圖流程.針對(duì)具體算例進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算分析,獲得了拱結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的荷載-位移曲線和荷載-應(yīng)變曲線;將程序的計(jì)算結(jié)果與的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了程序的正確性和有效性.同時(shí),針對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析,得出了鋼管混凝土拱橋受力變形的一些特性,并提出對(duì)設(shè)計(jì)和研究有益的