基于ANSYS的钢管混凝土拱桥特征值屈曲分析

在钢管混凝土拱桥的设计中,稳定问题至关重要,该文针对跨径为338m的钢管混凝土拱桥,利用有限元中的参数编程APDL创建有限元模型,进行该拱桥的特征值屈曲分析,结果表明,该拱桥在运营阶段不会出现失稳现象。

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20年 7 08月第 7期

城市道桥与防洪

桥梁结构

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基于 A YS的钢管混凝土拱桥特征值屈曲分析 NS李萍(州市规划设计研究院，福福建福州 3 0 0 ) 503摘要：在钢管混凝土拱桥的设计中，稳定问题至关重要，文针对跨径为 3 8m的钢管混凝土拱桥，该 3利用有限元中的参数

编程 A D创建有限元模型 PL进行该拱桥的特征值屈曲分析，果表明，结该拱桥在运营阶段不会出现失稳现象。 关键词：管混凝土拱桥；曲分析；定钢屈稳中图分类号： 4 82 文献标识码： U 4 .2 A文章编号：0 9 7 1 ( 0 8)7 0 4 - 4 10— 7 6 2 0 0— 0 5- 0

0前言

拱桥凭借其造型优美、取材容易、经久耐用等显著的优点，自古以来就被广泛采用。管混凝土钢是修建拱桥的理想材料，它解决了拱肋轻质、高强化和无支架施工中拱肋自重大这两个阻碍大跨度拱桥发展的技术难题。现在我国大跨度钢管混基于大型有限元分析软件 A S S N Y,建立了该凝土拱桥的建设方兴未艾，已建成的大跨度钢管桥有限元分析模型，图 2本模型中，见，主拱圈、立混凝土拱桥，中承式有主跨 4 2m的巫山长江大柱及桥面空心板均采用 ba 4 9 em 4单元模拟，em 4 ba 4桥、主跨 3 0m的广州丫髻沙大桥， 6上承式有主跨单元为空间梁单元，是一种具有承受拉、、压扭转 28m的奉节梅溪河大桥。随着跨度的加大， 8高强和弯曲能力的单轴梁，每个单元两个节点，单元每材料以及薄壁结构形式的运用，使得钢管拱桥的个节点有 6个自由度：、、方向的平移和 X Y z XYz、、稳定性问题变得更为突出。 轴向的转动；桥面铺装用 mas1单元模拟， s 2 本文结合某钢管混凝土拱桥，利用基于 m s2为具有质量的点单元，每个单元有六个自 as1 ASS N Y二次开发的 A D语言编写分析程序创建由度， PL分别为 u、 y U、 o、 o、 o。对于边 x u、 zR t R t R t x y z拱桥有限元模型，在此基础上进行拱桥的特征值界条件，拱脚处上、弦及铰轴均固接，心板边下空屈曲分析。 约束其

竖向位移，对空心板和盖梁的接触采用耦

高度截面，在拱脚径向，、弦中心高度为 7 上下 . m, 9拱顶截面上、弦中心高为 49m,肋厚度变化下 .拱系数为 n 036= .1。桥面板采用三联 ( 6×2 6× 0m+ 2 6×2 结构连续空心板。 0m+ 0m) 纵桥面的布置如图 l所示。 12有限元模型创建 .

1有限元建模 11工程介绍 .

合自由度的方式处理。

2特征值屈曲分析21基本理论 .线性弹性力学中，用了下列两个基本假定：采( )料的应力一应变关系是线性的，即假 1材

某钢管混凝土拱桥，算跨径 3 8m,计 3计算矢高 6 .矢跨比 1主拱拱肋采用变截面悬链 76m,/ 5,线无铰拱，拱轴系数 m 15 3每片拱肋由 6根= .4, l10X 6(8 3) m的 Q 4 q 0 2、2m 2 3 5C钢管组成， 内灌 C0 6混凝土作为弦杆，上弦和下弦横向由 6根 q5 0×1 l联钢管相连，上、下弦之间用 )0 2mn平 q40×1 )5 2mm作为腹杆，内剪力撑仅在竖腹杆 肋处布置，用 2 9 m钢管；肋为等宽变采 1×8m拱收稿日期：0 8 0— 1 2 0— 1 1

定材料符合虎克定律。 ( )变一位移关系是线性的，即采用了小 2应位移假定。 在线弹性分析方法中，结构总刚度矩阵为：【= o【 j【】列 q r+ () 1其中，是结构总弹性刚度矩阵即小位移的【

作者简介：李萍 ( 9 7,,建福州人， 16一)女福高级工程师，从事

线性刚度矩阵；】结构总几何刚度矩阵也称【是 初始应力刚度矩阵。 观要素，现了以人为本的现代设计思路，上海体为

桥梁设计研究工作。

除南段工程尚未施工完成，其它几段均分期分段

竣工通车。该工程的结构设计，是一次景观和结构综合考虑的设计成果。在满足结构安全的基础上， 突出景观的要求，总体上、从细节上充分考虑了景

这座国际化的大都市带来了一座具有特色的高架典范，也为今后的市政工程结构设计作了一次新的尝试。

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