带副拱的抛物线双肋拱系在保向力作用下的侧倾稳定

作者：杨雨厚; 刘来君; 郝天之

来源：长安大学学报(自然科学版), 2016, 36(06): 48-77.

DOI：10.19721/j.cnki.1671-8879.2016.06.007

• 桥梁工程
• 抛物线双肋拱系
• 副拱
• 侧倾失稳
• 临界荷载
• 最小势能原理

为解决圆弧拱在大矢跨比情况下等效替代抛物线拱精度差的问题,将双曲余弦函数曲线引入到抛物线拱侧倾稳定的解析计算中,在证明双曲余弦函数曲线比圆弧线拟合度更优的基础上,基于最小势能原理,以双曲余弦函数曲线等效替代抛物线,同时考虑副拱作用,推导出了保向力作用下带副拱的抛物线平行双肋拱系侧倾临界荷载的解析计算公式。随后,利用有限元数值算例验证了所得公式的正确性;最后通过公式计算讨论了各参数对带副拱的抛物线双肋拱系侧倾失稳临界荷载的影响。研究结果表明:计算公式与有限元分析结果的差值最大不超过3.62%,所得公式具有非常高的工程精度;以圆弧拱近似替代抛物线拱在矢跨比较大的情况下结构的侧倾临界荷载计算结果会产生较大误差,最大有10.47%,用双曲余弦函数曲线等效替代抛物线更优;相对于横撑在拱切向平面内的抗弯刚度、横撑数量、双肋间距离和矢跨比来说,副拱在拱切向平面内的抗弯刚度和主、副拱相交位置不是影响保向力作用下带副拱的抛物线平行双肋拱系侧倾稳定的关键因素。推导所得解析计算公式简便且精度高,对工程初步设计具有一定的实用值价,且为参数的合理设置提供了参考。

• 单位
  广西交通科学研究院; 长安大学; 公路学院