下承式鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性的非線性研究

下承式鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性的非線性研究摘要下承式鋼管混凝土拱橋是目前在橋梁工程中廣泛使用的一種結(jié)構(gòu)形式。本文從拱橋的穩(wěn)定性入手，研究了下承式鋼管混凝土拱橋的非線性特征。通過(guò)建立結(jié)構(gòu)模型和分析模型，同時(shí)利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行計(jì)算，得到了該類(lèi)型橋梁在不同情況下的變形和穩(wěn)定性特征。本文的研究對(duì)于深入理解下承式鋼管混凝土拱橋的工作機(jī)理和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：下承式鋼管混凝土拱橋；穩(wěn)定性；非線性特性；數(shù)值模擬AbstractTheunder-decksteeltubeconcretearchbridgeisawidelyusedstructuralforminbridgeengineering.Thispaperstartsfromthestabililityofthearchbridgeandstudiesthenonlinearcharacteristicsofunder-decksteeltubeconcretearchbridge.Byestablishingstructuralmodelsandanalyticalmodels,andusingnumericalsimulationmethodsforcalculation,thedeformationandstabilitycharacteristicsofthistypeofbridgeunderdifferentconditionsareobtained.Theresearchinthispaperhascertainreferencevalueforunderstandingtheworkingmechanismofunder-decksteeltubeconcretearchbridgedeeplyandrealizingstructuraloptimization.Keywords:under-decksteeltubeconcretearchbridge;stability;nonlinearcharacteristics;numericalsimulation一、緒論下承式鋼管混凝土拱橋是一種具有較強(qiáng)抗震性能和較好形式美觀性的橋梁結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不同的工作條件下，橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不同的變形和穩(wěn)定性特征。本文旨在通過(guò)建立三維數(shù)值模擬模型，研究該類(lèi)型橋梁在不同工作條件下的非線性特性，進(jìn)一步探究其變形和穩(wěn)定性機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和提高結(jié)構(gòu)的安全可靠性提供理論參考。二、建模和分析1.結(jié)構(gòu)模型建立在建立結(jié)構(gòu)模型時(shí)，考慮采用ABAQUS軟件建立下承式鋼管混凝土拱橋的三維有限元模型。首先，將整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)分成若干個(gè)小區(qū)域，建立漸進(jìn)化模型，并選擇適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)和單元。其次，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行分析，根據(jù)受力分布和區(qū)域性強(qiáng)度差異考慮單元厚度、斷面積等參數(shù)。最后，在進(jìn)行材料參數(shù)輸入時(shí)，考慮使用多種理論模型和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，提高結(jié)構(gòu)模型的準(zhǔn)確性和可靠性。2.分析模型建立在建立分析模型時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)的非線性特性以及變形和穩(wěn)定性的相互關(guān)系。首先，通過(guò)分析橋梁結(jié)構(gòu)受力情況，確定理論和實(shí)測(cè)的受力模型，并將其與數(shù)值模擬模型結(jié)合起來(lái)。其次，通過(guò)計(jì)算獲取橋梁結(jié)構(gòu)的受力-變形曲線，并評(píng)估不同工作條件下的變形和穩(wěn)定性特征。最后，根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其工作效率和安全性。三、數(shù)值模擬分析根據(jù)建立的結(jié)構(gòu)模型和分析模型，利用ABAQUS進(jìn)行數(shù)值模擬。其中，鋼管混凝土拱橋主要采用懸臂式結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)自重作用下的雙曲拋物線形拱。進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要考慮橋梁在水平和垂直方向下的荷載條件，以及屈曲和變形特征。模擬結(jié)果如下：1.變形特征在數(shù)值模擬中，發(fā)現(xiàn)下承式鋼管混凝土拱橋出現(xiàn)了明顯的非線性變形特征。在考慮水平和垂直方向的荷載作用時(shí)，橋梁的變形主要表現(xiàn)為彎曲和剪切效應(yīng)。從變形分布情況看，橋梁的上部主要表現(xiàn)為沿橋跨方向的彎曲變形，而下部則表現(xiàn)為彎曲和剪切共同作用的變形結(jié)構(gòu)。2.穩(wěn)定性特征鋼管混凝土拱橋的穩(wěn)定性主要與其屈曲性能有關(guān)。在數(shù)值模擬中，在不同工作條件下，橋梁出現(xiàn)了局部屈曲和全局屈曲的情況。其中，局部屈曲主要表現(xiàn)為橋梁中的一些關(guān)鍵部位發(fā)生的屈曲變形，而全局屈曲則表現(xiàn)為橋梁整體的垮塌和破壞。此外，鋼管混凝土拱橋的承載能力和穩(wěn)定性也受到溫度、濕度、風(fēng)、地震等外界條件的影響。四、結(jié)論與展望綜上所述，本文通過(guò)建立結(jié)構(gòu)和分析模型，利用數(shù)值模擬方法進(jìn)行了下承式鋼管混凝土拱橋的非線性特性研究。通過(guò)對(duì)橋梁在不同工作條件下的變形和穩(wěn)定性特征進(jìn)行分析，得出了橋梁的非線