拱肋内倾角对大跨度钢箱提篮拱桥动力特性及地震响应影响的分析

为研究大跨度钢箱提篮拱桥拱肋内倾角对其动力特性及其地震响应的影响,该文以目前中国最大跨度的南广高速铁路肇庆西江特大桥为工程背景,基于Ansys大型结构分析通用程序建立空间有限元模型,并对计算结果进行对比分析,得出结论:对于大跨度钢箱提篮拱桥,增大拱肋内倾角对于增大结构刚度是有利的,但是在地震作用下也会增加结构的部分内力,降低拱肋的面内极限承载力.因此,在大跨度钢箱提篮拱桥的设计与施工中应综合考虑拱肋内倾角的影响.同时,为考虑不同步激励对大跨度钢箱提篮拱桥地震响应的影响,进一步分析了行波作用下桥梁的地震响应.     

主跨457 m钢箱拱桥弹性稳定及极限承载力研究

柳州官塘大桥为主跨457m中承式钢箱拱桥,拱肋采用单箱单室钢箱截面,为拱肋内倾角度10°的提篮式拱桥。为了研究大跨径提篮式钢箱拱桥的稳定特性,采用ANSYS有限元分析软件APDL参数化建模,分析钢材强度、拱肋安装初始缺陷、拱肋内倾角度对主拱弹性稳定和极限承载力的影响。研究表明:随着钢材强度的增大,极限荷载系数逐渐增大,且基本呈线性比例关系;弹性屈曲分析不能反映钢材强度的影响;随着拱肋内倾角度的增大,弹性稳定系数和极限荷载系数呈先增大后降低的趋势,拱肋内倾角度在12°~13°,具有最大的弹性稳定和极限承载力。     

大内倾角钢箱提篮拱几何非线性稳定分析

以一座中承式大内倾角钢箱梁提篮拱桥为研究对象,考虑几何非线性的影响,就矢跨比、拱肋内倾角对提篮拱稳定特性的影响进行分析。结果表明,对于该提篮拱肋(内倾角为21.7°),考虑几何非线性后,其稳定性能下降十分明显,各方向下降幅度均在30%以上,且矢跨比越小,几何非线性的影响越大,偏于不安全,设计时应考虑几何非线性的影响;随着提篮拱肋内倾角的增大,竖向稳定性能不断增强,内倾角大于20°时增长不明显;对于内倾角为10°~15°的提篮拱,考虑几何非线性影响后,其横向稳定性能提升明显,为其线性屈曲结果的数倍,该情况下不考虑几何非线性偏于安全。     

柳州官塘大桥净跨450m钢箱拱桥设计

本文介绍净跨450m中承式钢箱拱桥,拱肋为内倾80°提篮拱,采用等宽变高的单箱单室截面,中拱段采用低位拼装+门式支架法大节段整体提升安装。主要介绍桥梁的结构设计、施工方案,为大跨钢箱拱桥设计提供经验总结。     

提篮式简支梁拱组合体系桥的稳定性研究

以长沙市圭塘河通道建设工程一座跨度为84 m的大跨提篮式简支梁拱组合体系桥为工程背景,分别采用屈曲分析和非线性仿真分析两种方法对提篮式简支梁拱组合体系桥的稳定性和失稳模态进行计算,结果表明:该类桥失稳主要为拱顶侧向变形,且在计入初始缺陷后结构稳定系数明显下降,非线性因素对于结构稳定性影响显著。随后又进行了倾角、横撑布置与矢跨比等因素对拱桥稳定性影响的探讨,结果表明:非保向力效应、内倾角、矢跨比与拱肋刚度对结构的稳定性有非常显著的影响;其中倾角以10°~20°为宜、矢跨比取1/3~1/4为宜。而关于横撑的分析结果表明取一形撑与米形撑更有利于拱桥的稳定性。     

宁波市甬江大桥异形截面拱肋受力机理研究

宁波市甬江大桥采用双肢钢箱提篮拱桥,跨中315m范围内拱肋截面为凸状异形截面,受力较复杂。为研究双肢钢箱提篮拱桥受力机理,采用大型有限元软件Ansys建立三维混合有限元模型,并对其在不同荷载工况下的拱肋受力特性、结构弹性特征、屈曲特性进行研究,以验证大桥结构设计的合理性、截面的可靠性。     

某大跨度系杆拱桥的参数分析

以某大跨度系杆拱桥为背景,对系杆拱桥的内倾角、拱轴线和矢跨比进行参数分析.重点讨论了不同拱肋内倾角下拱桥受力、合理拱轴线的选择和不同矢跨比对结构受力的影响,分析结果表明拱肋内倾角对拱肋的面外稳定影响较大;拱肋内倾角度加大,横撑线刚度增强,,可以增大拱肋面外稳定安全系数;1/4L拱肋截面为拱肋控制截面,悬链线方案拱肋截面受力最好;随着矢跨比的降低,拱肋面外稳定安全系数下降.     

大跨度提篮拱桥动力特性参数分析

动力特性是影响桥梁结构安全的重要因素。为研究大跨度提篮拱桥的动力特性,以菜园坝长江大桥为工程背景,基于Midas civil 2012建立了主桥有限元模型,利用子空间迭代法计算了主桥的动力特性;通过脉动试验进一步对有限元模型进行了确认。在确认后的有限元模型基础上,研究了包括矢跨比、内倾角、拱肋刚度等主拱结构参数对动力特性的影响。结果表明:桥梁模态呈低频、密集分布特点,模态耦合程度高;矢跨比对结构竖向振动频率影响较大;拱肋内倾角对横向振动频率影响明显;拱肋刚度的提高会导致竖向横向振动频率的小幅增加。研究结果可为同类型桥梁动力设计和安全评估提供参考。     

大跨径钢箱提篮拱桥空间稳定性分析

随着提篮拱桥跨径的增加,其空间稳定性问题愈发突出,为对大跨径提篮拱桥稳定性以及各稳定性影响因素进行分析,可采用线性屈曲和非线性屈曲2种方法。重庆朝阳复建桥为主跨274 m的中承式钢箱提篮拱桥,通过建立空间有限元模型对结构线弹性稳定及几何非线性稳定进行分析表明:考虑几何非线性因素后结构的1阶稳定系数显著减小,几何非线性对结构稳定性影响显著。对影响结构整体稳定性的因素进行计算分析表明:拱肋内倾角变化对稳定性影响较大,提篮拱内倾角增大,结构的1阶稳定系数增加,但过大的内倾角将导致拱肋扭转失稳;随着矢跨比(宽跨比)的增加,结构的1阶稳定系数增大(减小);横撑、吊杆布置形式对结构稳定性影响较小。     

钢管混凝土提篮式拱桥动力特性及参数敏感性分析

以某大跨径钢管混凝土提篮式拱桥为研究对象,结合大型通用有限元程序,建立了3种基于不同假定的实桥空间有限元计算模型,利用子空间(Subspace)迭代法计算了该桥结构的自振频率和振型,并对3种模型的计算结果进行了对比分析;研究了拱肋内倾角、含钢率、钢管直径、混凝土弹性模量、横撑布置等结构参数对结构动力特性的影响。分析结果可为该类桥的动力设计提供参考依据。     

内倾角对钢管混凝土提篮拱力学性能影响的分析

在一定的基本假定前提下,研究了内倾角对钢管混凝土提篮拱桥力学性能的影响。以广州丫髻沙大桥为原型,采用有限元方法,分别计算不同内倾角模型在永久作用下的稳定安全系数,在移动可变作用下的内力影响线以及自振特性。通过计算结果分析内倾角变化对钢管混凝土提篮拱桥稳定性、静力和动力特性的影响,结果表明:随着内倾角的增大,横向稳定系数增大;主拱肋内力也增大,但变化幅度很小;拱肋的横向刚度随之增大,但是面内的刚度却是不断减小。     

结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响

为研究结构参数对下承式钢管混凝土拱桥动力特性的影响,以某跨径为2×125 m的下承式钢管混凝土拱桥为例进行分析。采用ANSYS建立该桥模型,计算桥梁前6阶自振频率及相应振型,计算结果表明:该桥型的振动既有单独的面内和单独的面外振动,也有面内和面外的振动耦合。分析主拱圈含钢率、风撑截面积及布置形式、拱肋面内初始挠度、桥面宽度、矢跨比等结构参数对该桥动力特性的影响,分析结果表明:增加主拱圈含钢率、合理设置风撑和适当降低矢跨比能有效提高下承式钢管混凝土拱桥的结构刚度;拱肋面内初始挠度对结构动力性能影响可以忽略不计;桥面过宽会降低结构刚度,需要适当加强结构的横向联系。     

某大跨度下承式钢箱提篮拱桥力学性能分析

以某大跨度下承式钢箱提篮拱桥为研究对象,利用有限元软件Midas/Civil建立空间有限元模型,对其进行静力分析、动力特性分析、稳定性分析和总体布置参数分析,同时采用ANSYS软件建立实体单位模型对拱脚进行局部分析,其研究结果可为同类型桥梁的设计提供参考。     

内倾副拱对复式钢箱中承式拱桥的受力影响分析

该文基于复式钢箱拱桥(外倾拱为主拱、内倾拱为副拱)应用非常少的现状,以建成的某复式钢箱中承式拱桥为工程背景,探讨复式钢箱拱受力特点,评判内倾副拱对复式钢箱中承式拱桥的受力影响。通过Midas建立施工全过程杆系有限元分析模型,以成桥主拱索力保持一致为基准,开展成桥状态、运营状态受力对比分析。分析结果表明:内倾副拱对复式钢箱中承式拱桥受力影响较小,同时削弱了结构整体可靠性,造成浪费,复式钢箱拱设计方案除满足桥梁美学要求外,并未继承内倾拱桥刚度大、稳定性能好的优点,也没有弥补外倾拱空间受力的不足,在经济性上不可取,在结构受力上也不合理,同时鉴于复式钢箱拱桥应用少,开展相关设计理论研究迫在眉睫。     

上海市金山区紫金大桥设计

上海市金山区紫金大桥为钢梁-钢拱下承式系杆拱桥,主跨跨径188 m。大桥主拱为提篮式钢箱拱,矢跨比为1/5,内倾角度12°,拱轴线为二次抛物线。主拱肋截面为矩形,宽2.2 m,高2.8 m。两片拱肋之间设置6道钢箱横向风撑,风撑外设椭圆形装饰结构。大桥主梁为采用新型钢-混凝土组合桥面板的钢梁,全宽40 m。吊杆采用高强平行钢丝束,纵向间距9 m。主拱与主梁连接处采用整体式节点板,拱肋水平推力通过整体节点板传递给钢主梁,大桥外部呈简支支撑体系。大桥主墩采用柱式墩,每个墩柱下设置一个矩形承台,横向两个承台之间通过系梁连接。基础采用钻孔灌注桩,每个承台下布置16根直径1.0 m的钻孔灌注桩,横向系梁下布置3根直径1.0 m的钻孔灌注桩。     

复式钢箱中承式拱桥施工过程分析

浏阳经开区长沙路捞刀河大桥是一座复式钢箱中承式拱桥(外倾蝴蝶拱为主拱、内倾提篮拱为副拱)。为做好施工控制,运用Midas/Civil以成桥状态为基准建立空间杆系有限元模型,进行施工受力分析和敏感性分析,研究结果表明:1成桥时刻,副拱应力最大,钢箱梁应力最小,施工控制重点在线形控制;2安装吊杆时,应精确计算其下料长度,且副拱短吊杆预紧力不宜过小以免拆除副拱支撑后短吊杆退出工作;3敏感性分析指出确保线形关键在于施工过程临时钢支撑顶面标高的确定,并应考虑均匀温度修正及非均匀温差影响;4复式钢箱中承式拱桥中副拱受力大、变形大,刚度小,安装难度大。     

南淝河大跨系杆拱桥设计与关键技术

南淝河大桥采用下承式钢箱提篮式系杆拱结构,跨径200 m。详细介绍了该桥结构设计与参数取值,浅析了拱肋侧倾角、矢跨比、横撑形式及刚度对整体稳定性的影响,并简要阐述了施工方案的选择思路。以该桥作为工程案例,与国内已建提篮式系杆拱桥相比较,具有一定的创新性,为后续类似桥梁的建设提供了借鉴。     

钢管混凝土拱桥拱肋侧倾角对稳定性影响的研究

钢管混凝土拱桥可以通过拱肋侧倾来提高横向整体稳定性。本文利用有限元方法研究了钢管混凝土提篮拱桥的拱肋侧倾角对稳定性的影响,给出了拱肋的合理侧倾角。结果表明,在拱肋横向联系很强大的情况下,拱肋内倾对提高横向稳定性的作用不明显。     

美国加利福尼亚州马金利街大桥

正美国马金利街大桥(McKinley Street Overhead, 见图1)设计为网状吊杆钢箱提篮拱桥,仅有1跨,长88.4 m, 跨越桑普森大街、阿灵顿隧道和BNSF铁路。桥面布置双向4车道,两侧各悬挑1条人行道。图1 美国马金利街大桥该桥设计为拱桥是为了限制桥梁高度,避免阿灵顿隧道部分区段改线。支承主梁的2道拱肋内倾16°,以满足起拱处的桥下公路净空要求,同时增强结构的美感和在风荷载及地震荷载作用下的稳定性。     

宁波明州大桥主桥设计与施工

宁波明州大桥是跨甬江的重要过江桥梁工程,为双肢中承式钢箱系杆提篮拱桥,主桥跨径为(100+450+100)m.拱座采用钢--混凝土组合结构,上、下肢拱肋均为全焊钢箱形截面,加劲梁采用正交异性桥面板全焊钢箱梁,主桥两端横梁之间布置2组水平拉索.钢拱座、边跨拱肋及加劲梁采用支架法安装,中跨拱肋、加劲梁采用400 t缆索吊安装.主要介绍大跨径双肢钢箱系杆拱桥关键部位设计与施工.