U型截面钢拱平面外稳定性研究及承载力公式

"U型截面钢拱平面外稳定分析 (2011年) - 西安建筑科技大学学报(自然科学版)" 本文主要探讨的是U型截面钢拱在平面外稳定性的研究，该结构由三块钢板焊接构成，内部可以灌注混凝土形成钢-混组合结构，从而有效地利用底板钢材的抗拉特性。平面外稳定性是指结构在非受力主平面内抵抗失稳的能力，对于拱形结构尤其重要，因为当受到的荷载达到一定临界值时，拱可能会发生侧倾，导致整体结构平面外失稳。 作者通过建立有限元计算模型来模拟分析不同参数对钢拱平面外稳定的影响，这些参数包括截面尺寸（如宽度、高度等）、边界条件（如固定端、铰接端等）、是否存在隔板以及隔板间距。特别地，如果U型截面钢拱的侧板在整个弧线上无隔板，可能导致侧板的局部屈曲，这将极大地降低结构的稳定性。 研究中，作者对计算结果进行了深入分析，并利用最小二乘法进行数据拟合，以获取钢拱平面外稳定承载力的计算公式。这个公式对于实际工程设计具有重要的参考价值，因为它能帮助设计师预测和评估钢拱在承受荷载时的稳定性，从而提前采取措施防止或延缓平面外失稳的发生。 平面外屈曲问题在拱桥结构设计中是一个长期关注的课题。早期的研究如Stussi和Godden对加劲梁的抛物线拱侧屈进行了研究，Wastlund基于Osflund的工作提出了计算组拼拱桥面外弹性屈曲的方法。后续的研究如文献[2]、[3]分别提出了系杆拱桥和平面外稳定问题的实用计算方法。随着计算技术的进步，Komatsu等人利用弹塑性分析法研究了钢拱的面外承载力，而文献[5]则对钢拱桥的平面外问题进行了更深入的探讨。 这篇论文对U型截面钢拱的平面外稳定性的研究，不仅提供了理论分析和数值模拟，还给出了实用的承载力计算公式，对于理解和优化这类结构的设计有着重要意义。同时，它也对相关领域的研究工作提供了有益的参考，特别是对于考虑钢-混组合结构的拱形桥梁或大跨度屋盖系统的设计者来说，其研究成果具有很高的应用价值。