拱脚位移对圆弧形拱管平面外稳定性影响的有限元分析

平面外失稳为圆弧形拱式跨越管道常见的失稳形式之一，为了解多荷载下圆弧形拱管的稳定性，利用ANSYS软件对正常工况下的圆弧形拱管受风荷载和竖直分布荷载的工况进行模拟，对拱脚位移对极限竖直分布荷载的影响进行有限元计算分析。分析结果表明，拱脚水平位移对极限竖直分布荷载影响最大，且存在极限竖直分布荷载随拱脚水平位移增大而迅速下降；相同水平拱脚位移下，极限竖直分布荷载随风荷载的增大线性减小；不同风荷载下拱顶极限出拱平面位移在拱脚水平位移一定范围内分布集中，可结合水平拱脚位移对拱管变形情况进行监测。以上研究为跨越管道的设计和安全运行提供了一定的参考依据。