大跨度斜拉钢管混凝土拱桥的稳定性分析

• 作 者: 冯锐
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 斜拉钢管混凝土拱桥 稳定性 稳定安全系数 有限元 非线性

大跨度斜拉钢管混凝土拱桥是一种新型的桥梁结构形式,它将斜拉桥与拱桥有机的结合起来,不但展示了拱桥和斜拉桥各自的特点,而且使得两种桥型的优点得到了相互补充。拱上作用的斜拉索不但使桥梁更加美观,而且分担了拱肋承担的荷载,提高了拱肋的整体刚度,增强了全桥的稳定性。然而,对于大跨度桥梁而言,包括大跨度斜拉拱桥,稳定性问题始终是不可避免的,尤其是拱肋的面外刚度要远小于面内的刚度,所以,面外的稳定问题是必须考虑的问题。本文首先从理论上探讨了斜拉拱结构的稳定性,分成面内和面外两种情况来对比分析了斜拉拱组合结构与拱结构的稳定临界荷载,总结出拉索对稳定性的影响。然后以正在修建的湘潭市湘江四大桥这一斜拉拱桥为工程背景,运用大型通用有限元软件ANSYS对其进行了稳定性分析。在线弹性特征值分析中,主要计算了考虑恒载、风载、以及各种不利活载作用下的稳定安全系数以及失稳模态;在考虑非线性影响的稳定分析中,只考虑了恒载,主要是来分析对比几何非线性、双重非线性下的稳定安全系数与特征值稳定安全系数的差别。最后,本文还通过有限元模型的分析,就拱肋自身刚度、横撑的布置形式和布置位置、拱肋内倾角、宽跨比、吊杆形式、桥面刚度、斜拉索等方面对该桥的整体稳定性的影响展开讨论和研究。