摘要：本文考察了高跨比、矢跨比、腹杆与弦杆的比值以及侧向支撑对桁架拱稳定承载力的影响，对平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力影响最大的参数是侧向支撑，其次是腹弦杆比值，再次是矢跨比，其中高跨比对面外稳定承载力的影响最小；当腹杆与弦杆的比值越接近的时候，管桁架的稳定承载力越高。
0 引言
管桁架拱按照空间形式可以分为平面钢管桁架拱和立体钢管桁架拱，对立体钢管桁架拱的研究已经较多[1][2]，但对平面钢管桁架拱稳定承载力的文献较少[3][4]。平面钢管桁架拱相较于立体钢管桁架拱而言，有造型简洁优美、施工方便便于维护等优点。但由于其面外稳定承载力的限制，故一般只应用在中小跨度的屋面及幕墙结构。考虑到影响平面钢管桁架拱平面外稳定承载力的因素较多，本文采用工程分析中常用的正交试验设计方法对诸多因素进行分析。得到对平面外稳定承载力影响最显著的因素，通过分析得到使桁架拱的面外稳定承载力最高的各参数的合理取值范围，并探究使桁架拱不发生面外失稳的措施。
2 桁架拱的几何分析模型及参数选取
模型为一榀20m跨平面桁架拱，约束设置在端部，如图1所示，下脚点位置约束设置为Ux、Uy、Uz、rotx、rotx、roty、rotz、（固接），上脚点位置约束设置为Ux、Uz（x、z方向铰接）。分析采用beam 188单元进行模拟。
3 参数的正交分析
对跨度为20m的平面钢管桁架拱进行正交分析：
高跨比取3个水平：0.5、1、1.5；矢跨比取3个水平：0.5、1、1.5；弦腹杆比值取3个水平：0.3、0.5、0.7分别对应下面①、②、③号截面。其中①号截面：上弦杆与下弦杆为Ф108×3，腹杆Ф32×2，弦腹杆比值0.3；②号截面：上弦杆与下弦杆为Ф108×3，腹杆Ф53×2，弦腹杆比值0.5；③号截面：上弦杆与下弦杆为Ф108×3，腹杆Ф76×3，弦腹杆比值0.7。
通过正交表格的分析可知：对平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力影响最大的参数是侧向支撑，其次是腹弦杆比值，再次是矢跨比，其中高跨比对面外稳定承载力的影响最小。
5 结论
本文考察了高跨比、矢跨比、腹杆与弦杆的比值以及侧向支撑对桁架拱稳定承载力的影响，得到如下主要结论：
1、对平面钢管桁架拱的平面外稳定承载力影响最大的参数是侧向支撑，其次是腹弦杆比值，再次是矢跨比，其中高跨比对面外稳定承载力的影响最小；
2、在1/4跨设置侧向约束对平面钢管桁架拱的稳定承载力的提高效果最好；
3、当腹杆与弦杆的比值越接近的时候，管桁架的稳定承载力越高。
参考文献：
[1]郭彦林，郭宇飞，盛和太.钢管桁架拱的稳定性能及应用[J].空间结构，2008，14（4）：41-49.
[2]董一萌.管桁架的平面外稳定问题的研究[J].结构工程师，2006，22（4）：18-23.
[3黄政华，张其林，季俊.平面钢管桁架平面外稳定混合有限元分析[J].土木建筑与环境工程，2009，31（3）：6-10.
[4]李睿，黄政华，黄勇.平面钢管桁架拱平面外稳定承载力的参数分析[J].贵州大学学报，2013，30（4）：94-97.
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