集中荷载作用弹性约束圆弧拱的面内屈曲特性

研究了跨中在集中荷载作用下的两端采用不同径向、轴向弹性约束的圆弧拱的面内稳定性。利用拱结构的变形几何关系和能量变分原理推导了圆弧拱考虑外部集中力、弹性约束边界时的非线性平衡方程,建立了外荷载、结构内力、径向位移三者之间的对应关系,通过定义拱的深浅参数和约束刚度参数对屈曲过程中的荷载-内力、荷载-位移曲线进行了分析,通过屈曲分析进而得到圆弧拱发生失稳时的临界荷载。结果表明:本文方法所得屈曲路径、屈曲荷载与有限元法所得结论吻合良好;另一方面,对集中荷载作用下圆弧拱采用不同径向、轴向弹性约束刚度和结构的深浅程度等结构参数时的屈曲路径、临界荷载进行了分析,结果表明约束刚度和深浅参数对面内稳定性影响显著。

In-plane Buckling Behavior of Elastically Constrained Circular Arch under Concentrated Load