【摘 要】
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钢管混凝土拱桥因其施工速度快、承载性能好、跨越能力大等优点,被广泛应用于实际工程中。但同时,一些具有“跨度大、宽跨比小、无横撑”等特性的拱桥出现了横向稳定问题。本文以无横撑钢管混凝土拱桥为工程背景,建立该类拱桥考虑非线性效应的有限元计算模型,分别讨论了初始几何缺陷、横撑设计差异、拱肋截面形式三种影响因素,并对各影响因素作用下无横撑肋拱桥的极限承载力与可靠度进行了计算分析。本文具体研究内容如下:（1
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钢管混凝土拱桥因其施工速度快、承载性能好、跨越能力大等优点,被广泛应用于实际工程中。但同时,一些具有“跨度大、宽跨比小、无横撑”等特性的拱桥出现了横向稳定问题。本文以无横撑钢管混凝土拱桥为工程背景,建立该类拱桥考虑非线性效应的有限元计算模型,分别讨论了初始几何缺陷、横撑设计差异、拱肋截面形式三种影响因素,并对各影响因素作用下无横撑肋拱桥的极限承载力与可靠度进行了计算分析。本文具体研究内容如下:（1）介绍了退化梁单元的基本理论,以及基于该理论建立的三维有限元计算程序——CSBNLA,并分析了该程序考虑的材料非线性本构方程。同时,在考虑材料非线性的基础上,采用U.L.列式法进行几何非线性分析。然后,在非线性计算中,结合CSBNLA有限元计算程序,针对极限承载力的判定标准和分析流程展开研究。（2）以依兰牡丹江大桥为依托工程,选取了L/1000～L/600范围内的峰值缺陷,利用一致缺陷模态法和随机缺陷模态法,计算了拱桥承载极限状态下的活载倍数与安全系数。揭示了极限承载力随面外初始几何缺陷增大而随之下降的规律。探明了面外初始几何缺陷对钢管混凝土拱桥力学行为的影响。（3）从横向稳定性的角度,依托于依兰牡丹江大桥,针对该桥在运营中稳定性能不足的问题,采用增设横撑的改造方法,分析了横撑数目、刚度和布置形式对改善结构极限承载力的效果,探究了横撑对拱桥整体稳定性的影响因素。（4）利用响应面理论,结合非线性有限元计算程序CSBNLA,建立了拱桥稳定极限承载力的响应面函数。再通过一次可靠度（First Order Reliability Method）的计算方法,研究了不同拱肋截面形式下,无横撑钢管混凝土拱桥极限承载力可靠度的变化规律。
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