单轴对称截面圆弧拱在局部区域径向均布荷载下的弯扭失稳

刘璐璐，刘爱荣

(广州大学，广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心，广州 510006)

拱因其良好的受力性能，在工程领域中得到广泛应用，但其受力以受压为主，易失稳，所以深入研究其稳定性很有必要。对于拱的弯扭失稳问题，虽然已有许多学者开展过相应研究，但主要针对双轴对称截面拱在各种荷载作用下的失稳问题，如在考虑剪切变形影响下，Lu等[1]研究了在热环境中受到任意径向集中力作用的圆弧拱的弯扭失稳。Lu等[2]和Liu等[3]分别得到了面外铰接和固接圆弧拱在局部区域径向均布荷载作用下的弯扭失稳临界荷载。在未考虑剪切变形影响下，Liu等[4]和Pi等[5-6]分别研究了在不同边界条件下圆弧拱在拱顶集中力作用下的弯扭失稳问题，推导了弯扭失稳临界荷载的表达式。Dou等[7]、Brandford等[8]和Yang等[9]求解了圆弧拱在端弯矩和均匀受压下的弯扭失稳问题。Geng等[10]根据有限元分析结果，提出了考虑时间效应的钢管混凝土拱弯扭失稳极限荷载的设计方程。Bouras等[11]研究了钢管混凝土拱在机械和热荷载作用下的弯扭失稳行为。

但是在实际工程中，拱的截面形式不一定都是理想的双轴对称截面，单轴对称工字型和箱型截面也很常见。近年来，随着各种新型材料的不断涌现，关于功能梯度拱[12-14]，多孔材料拱[15-16]，复合材料拱[17-18]的面内失稳研究不在少数，但是关于其面外弯扭失稳的研究却几乎没有。其中一个原因就是由于这些新型材料拱的截面很大部分都是单轴对称截面，导致了研究其弯扭失稳难度的增加。……