半跨荷載作用下拱結(jié)構(gòu)的屈曲破壞

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第15卷第6期平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào)Vo1．15No．62006年11月Jom~lofPingdingah~Iterate0fT~mologyNov．2006文章編號(hào)：1671—9662(2006)06—0073—03半跨荷載作用下拱結(jié)構(gòu)的屈曲破壞翟聚云(平頂山工學(xué)院，河南平頂山467o01)摘要：利用虛功原理，通過對(duì)半跨荷裁作用的圓弧拱結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的建立，取得破壞位置的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，通過編程計(jì)算，求得其破壞位置大小，并與全跨荷栽作用時(shí)的屈曲破壞位置作以比較和分析，其計(jì)算方法是精確和實(shí)用的。從而為其

2、他形式拱結(jié)構(gòu)屈曲破壞位置的分析提供了可靠的方法。關(guān)鍵詞：拱結(jié)構(gòu)；虛功原理；半跨荷載；破壞位置中圖分類號(hào)：rBl21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A拱結(jié)構(gòu)在受力特征方面有著特殊的優(yōu)點(diǎn)，在工程中廣泛應(yīng)用，如橋梁、隧道支護(hù)、屋頂?shù)取０肟绾奢d是很常見的一種形式，如屋頂風(fēng)荷載、橋粱載重荷載等。本文從金屬波紋屋頂?shù)钠茐奈恢煤托问降玫絾l(fā)，求得一種半跨荷載作用下屈曲破壞位置的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，對(duì)不同高跨比的圓拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算和分析，并與全跨荷載作用拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行類比分析。1計(jì)算模型的建立沿結(jié)構(gòu)縱向取單位長(zhǎng)度，即按平面拱進(jìn)行計(jì)算和分析。圓弧拱結(jié)構(gòu)的最終喪失承載能力的直接原因是屈曲，其

3、破壞位置應(yīng)該在圓弧徑向相對(duì)變形最大處。設(shè)半徑為的圓弧拱，跨高為，跨度為L(zhǎng)，A、B為兩端點(diǎn)，圓弧拱兩端用固定鉸支座固定(如日?qǐng)D1)。0為圓弧的圓心，角自O(shè)o，向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為負(fù)。為自O(shè)O到(或A)的角度大小?？跒榻Y(jié)構(gòu)的抗彎剛度，肼表示彎矩，彎矩以下拉為正。剪力以使隔離體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為正。軸力以壓力為正。圓弧拱上作用一沿水平均勻分布的半跨圖1圓弧拱半跨作用2q情況下荷載2g。2半跨作用2口時(shí)的徑向位移及折斷點(diǎn)位置當(dāng)高度為^，跨度為三的圓弧拱，受半跨均布2g作用時(shí)，則根據(jù)對(duì)稱性，可分解為對(duì)稱結(jié)構(gòu)正對(duì)稱荷載g(情況1)與對(duì)稱結(jié)構(gòu)反對(duì)稱荷

4、載(情況2)的疊加(如圖2)。^B^B＼／圈2正對(duì)稱荷載情況1與反對(duì)稱荷載情況2情況1為對(duì)稱結(jié)構(gòu)作用對(duì)稱荷載，計(jì)算見文獻(xiàn)[1]。情況2為對(duì)稱結(jié)構(gòu)作用反對(duì)稱荷載，其結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化為圖3。yc==收稿日期：2006—03—10作者簡(jiǎn)介：翟聚~(1968一)，女，河南蘭考人，平頂山工學(xué)院副教授。維普資訊http://www.cqvip.com74平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào)2006年11月則其彎矩表達(dá)式為(右半跨)(O

5、sina(sina—si)情況l與情況2疊加后得：圖3對(duì)稱結(jié)構(gòu)作用反對(duì)稱荷載情況0

6、a)一硒n(一)'5≤a≤時(shí)(a)=(sina)設(shè)左半跨徑向位移(一

7、sin盧co8p+2c。呂2一號(hào)c]對(duì)位移求的一階導(dǎo)數(shù)囂，該導(dǎo)數(shù)最大值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為結(jié)構(gòu)的折斷點(diǎn)。等=2EI[D2c∞(+盧)一D3sin一D4sin(+盧)+。c。s+。6c。(J9一)+。i+吉。i∞B』9—4∞Bi+維普資訊http://www.cqvip.com第15卷第6期翟聚云；半跨荷載作用下拱結(jié)構(gòu)的屈曲破壞754ain2~]在左半跨時(shí)：．△=擊』：礬(a)·(a)凼+1』：：(a)·(a)出+：(a)·帆(a)出令=Klsin2fl·盧+2盧·丑in3盧一2K1si盧一flsinfl+吉8in2盧島=2sip一2sinfl·盧

8、一2cos盧+號(hào)c0日3+號(hào)△：=s({I+盧)(+)+[(c。+si盧)·c。s{I·(咖盧一c。s{I)一吉蜀cos{I(sin2~,一sin2f1)一{8infleo8{5