[发明专利]一种大跨度钢管混凝土拱桥拱肋稳定性的测试与判别方法

摘要

本发明提供一种大跨度钢管混凝土拱桥拱肋稳定性的测试与判别方法，将大跨度钢管混凝土拱桥拱肋与其三维有限元模型中每根钢管、每个测试截面分别一一对应编号；将每个测试截面对应每个钢管的位置作为监控位移点；获取大跨度钢管混凝土拱桥拱肋与其三维有限元模型分别在自重荷载工况下和指定研究荷载工况下每个监控位移测点三个方向的坐标值，分别计算在自重荷载工况下和在指定研究荷载工况下的理论曲率和实测曲率，再分别计算出其理论曲率差和实测曲率差，对比理论曲率差和实测曲率差判断拱肋的失稳状态。本发明对大跨度钢管混凝土拱桥拱肋和其他桥型拱肋的稳定性监测与评判具有可操作性强，计算效率高，准确率高，实时性强和适用性强等优点。

主权项

1.一种大跨度钢管混凝土拱桥拱肋稳定性的测试与判别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的设计图纸和施工资料，将大跨度钢管混凝土拱桥拱肋中m根钢管分别编号为R_i，R_i表示拱肋中第i根钢管；将所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋按等距或不等距划分为n个测试截面，所述n个测试截面分别编号为S_j，S_j表示第j个测试截面；将所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋中每根钢管R_i对应每个测试截面S_j的位置设为监控位移测点，或者拱肋腹杆与拱肋弦杆的连接处作为监控位移测点；所述每个监控位移测点编号为M_i,j，M_i,j表示第i根钢管的第j个测试截面对应的监控位移测点；(2)根据所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的设计图纸和施工资料，通过有限元软件建立大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型；根据所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋的成桥荷载试验，再通过有限元模型修正方法对所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型进行模型修正，获得修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型；所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型分别获取与所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋中一一对应的钢管编号R_i、测试截面编号S_j和监控位移测点编号M_i,j；(3)对所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型进行几何非线性和材料非线性的双重非线性稳定分析，确定自重荷载工况作用下的失稳模态，在有限元软件计算提取所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型在自重荷载工况作用下失稳模态曲线中每个监控位移测点M_i,j三个方向的理论坐标值x、y和z，计算出所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型在自重荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j的理论初始曲率对所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型进行几何非线性和材料非线性的双重非线性稳定分析，确定指定研究荷载工况作用下的失稳模态，在有限元软件计算提取指定研究荷载工况作用下对应失稳模态曲线中每个监控位移测点M_i,j三个方向的理论坐标值x、y和z；再根据非线性稳定分析结果中指定研究荷载工况作用下对应所述失稳模态曲线中每个监控位移测点M_i,j的理论坐标值x、y和z，计算出所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型在指定研究荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j的理论曲率(4)获取所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋在自重荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j三个方向的实测坐标值x、y和z，计算出所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋在自重荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j的实测初始曲率获取所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋在指定研究荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j三个方向的实测坐标值x、y和z，计算出所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋在指定研究荷载工况作用下每个监控位移测点M_i,j的实测曲率(5)根据步骤(3)计算出所述修正后的大跨度钢管混凝土拱桥拱肋三维有限元模型中每个监控位移测点M_i,j的理论曲率差其计算公式为：根据步骤(4)计算出所述大跨度钢管混凝土拱桥拱肋中每个监控位移测点M_i,j的实测曲率差其计算公式为：(6)根据步骤(5)所得的理论曲率差和实测曲率差判断拱肋的失稳状态，具体判断方法如下：当则拱肋处于非线性稳定状态；当则拱肋处于非线性失稳状态；当则拱肋处于非线性稳定临界状态。