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集中荷载下水平弹性约束圆弧拱的屈曲分析


第 4 2卷 第 2期  西  建  科  大  学  安  筑  技  学  报( 然 学   自 科 版) J Xi n Un v o  c . & Te h ( aua S i c  dt n  .     i. fArh a c . N tr1 c n eE io )   e i Vo.   No   1 42 .2 A pr 2 0 . 01   21 0 0年

4月  集 中荷 载 下 水 平 弹性 约 束 圆弧拱 的屈 曲分 析  童根树 , 杨  洋  ( 江大 学土木工程系 , 江 杭州 305) 浙 浙 1 0 8  摘 要 : 承 于 其 他 结 构 上 的拱 结 构 的 拱 脚 常 受 到 弹 性 约 束 而 出 现 水 平 位 移 , 而 影 响 拱 的 力 学 性 能 . 文 得  支 进 本 到 了水 平 弹性 约束 圆 弧 拱 承 受 面 内跨 中 竖 向 集 中荷 载 作 用 的 内力 及 位 移 的 解 析 解 . 过 构 造 无 量 纲 化 柔 度  通 系 数 这 个 参 数 提 出 了 计 算 拱 跨 中轴 力 和 拱 脚 支 座 位 移 的 理 论 公 式 和 近 似 表 达 式. 据 跨 中 轴 力 大 小 在 线 性  根 计 算 范 围 内得 到 了拱 与 拱 形 梁 的 划 分 标 准 . 用 有 限 元 程 序 分 析 了拱 的 分 支 屈 曲 模 态 、 界 荷 载 及 跨 中 临 界  使 临 轴 力 与支 座 刚度 的关 系 , 到 了拱 由反 对 称 屈 曲 转 变 为 对 称 屈 曲 时 柔 度 系 数 的 界 限 值 , 出 了 临 界 荷 载 和 临  得 提 界 轴 力 的计 算 表 达 式 .   关 键 词 : 弧拱 ; 平 弹 性 约 束 ; 界 荷 载 ; 曲 ; 圆 水 临 屈 弹性 柔 度 系 数  中图 分 类 号 : TU3 1 2 1.  文献标识码 : A  文 章 编 号 :0 673 (0 O 0 —130  10 —9 0 2 1 )20 6— 6 拱形 结构 在桥 梁及 房屋 建筑 中应 用广 泛 . 常用 到 系杆拱 以及直 接支 承于 其他 结构 上 的两铰 圆弧拱 ,   支座 处总存 在 一定 的水 平位 移 , 其大 小取 决 于拉杆 或拱 脚支 承 构件提 供 的水平 约 束. 随着拱 脚约 束 刚度  的变 化 , 会 呈现 出不 同 的性 能 . 拱 这种 支座 可 水平 移动 的拱 的 内力 和稳定 性如 何 , 需要 系统 的分 析.   文献 [ ] 究 了两端 扭转 约 束 的正弦 拱在 均布 自重荷 载 作 用下 的临界 屈 曲荷载 . 1研 文献 [ ] 用 虚 功  2利 方 程 推导 了两端 扭转 约 束 的圆弧 拱在跨 中集 中荷载 作 用 下 的平 衡方 程 和 屈 曲方 程 , 到 了考 虑 几 何 非  得 线 性 的屈 曲荷载 , 分析 了支 座 刚度对 屈 曲模态 的影 响. 献 [ — ] 别 研 究 了轴 压 的 圆弧拱 和 抛 物线  并 文 34 分 拱 在 弹性支 承下 的稳 定 问题 , 中前 者考 虑 了径 向和 切 向 的弹 簧 刚度 , 者 考 虑 了水 平 方 向的 弹性 支  其 后 承. 文献 [ ,] 5 6 由平截 面假 定 , 引用 有 限变形 下 的应 变位移 关 系 , 由虚功 方程 推导 了圆弧拱 在平 面 内的非  线性 平衡 方 程. 献 E

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