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,在實際工程特別是公路和城市橋梁中得到了越米越廣泛的應用.鋼管混凝土拱的破壞形態(tài)主要有失穩(wěn)破壞和強度破壞,拱從開始加載至達到破壞前的極限承載力的過程是一個復雜的非線性過程.該文的主要目的是采用數(shù)值方法對圓管截面無鉸拱從加載直至極限承載力的受力-變形關(guān)系進行全過程分析.該文同時考慮幾何和材料的雙重非線性影響,采用有限元方法對鋼管混凝上拱進行了極限

2、承載力分析.該文首先將拱肋劃分為一系列的直梁單元,運用虛功原理和修正New的n-Raphan數(shù)值迭代算法的基本原理準確推導了拱肋直梁單元的非線性切線剛度矩陣;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行了求解.對應每個荷載增量,可求得鋼管混凝土拱在相應狀態(tài)下的變形曲線.對各荷載增量進行反復迭代,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考慮了失穩(wěn)破壞和強度破壞,能夠模擬荷載-位移曲線的上升段.在理論推導的基礎(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.針對具體算例進行了實例計算分析,獲得了拱結(jié)構(gòu)各點的荷載-位移曲線和荷載-應變曲線;將程序的計算結(jié)果與的試驗結(jié)果進行了比較,驗證了程序的正確性和有效性.同時,針對計算結(jié)果進行了分析,得出了鋼管混凝土拱橋受力變形的一些特性,并提出對設計和研究有益的