考虑二阶效应的拱结构面内弹性屈曲

对拱结构的极值点屈曲及分支点屈曲进行了详细阐述。利用有限元分析程序ANSYS对拱进行非线性分析，考虑结构屈曲前变形对临界力的影响。选取线性屈曲前几阶模态作为扰动位移，对拱的整个受载过程进行跟踪分析，得到拱的屈曲临界力。将矢跨比、跨径及矢高与截面回转半径的比值作为影响参数，分析竖向均布力及径向均布力作用下，无铰拱和两铰拱的屈曲性能。分析表明，屈曲前变形降低了坦拱的屈曲临界力，考虑二阶效应后拱的屈曲临界力与线性屈曲临界力的比值，随矢跨比的减小而减小，随跨径的增大而增大；对于矢跨比较小的坦拱，矢高与截面回转半径的比值将决定拱的屈曲形式。