单圆管CFST拱桥面外弹性分支屈曲临界荷载计算方法

摘要

单圆管钢管混凝土（CFST）拱桥常采用稀疏的横撑布置形式，面外失稳时具有较大的剪切变形，不适合采用现有基于不考虑剪切变形假定的计算方法。本文以缀板稀疏布置的格构柱为研究对象，推导得到考虑剪切变形后格构柱弹性分支屈曲临界荷载计算公式，并以格构柱弹性分支屈曲临界荷载计算公式为基础，采用等效梁柱法推导得到考虑剪切变形的单圆管钢管混凝土拱桥面外弹性分支屈曲临界荷载计算公式。开展了单圆管钢管混凝土标准拱桥有限元参数分析，并将有限元分析结果与考虑和不考虑剪切变形计算公式、现有规范与参考文献推荐计算公式的计算结果进行对比分析。研究结果表明：在工程常用的结构尺寸范围内，现有规范和文献推荐公式计算结果比有限元计算结果小了1个数量级，不适用于计算单圆管钢管混凝土拱桥面外弹性分支屈曲临界荷载。本文提出的考虑剪切变形的单圆管钢管混凝土拱桥面外弹性分支屈曲临界荷载计算公式与有限元计算结果的误差在15%之内，具有较大的精度提升和较好的适用性。

关键词

桥梁工程 / 钢管混凝土拱桥 / 单圆管 / 面外 / 弹性稳定 / 极限承载力算法