700 m级中承式缆拱桥设计

随着拱桥跨径的增加,拱肋稳定性问题突出,且巨大的推力需通过系杆或基础平衡,大跨度悬索桥的庞大锚碇耗资巨大. 针对这两个问题,结合拱和缆索的受力特点,提出一种新的桥梁结构体系——中承式缆拱桥. 首先,在主跨和边跨均加入拱圈;其次,去掉悬索桥锚碇,将主缆锚固于边拱拱脚;最后,通过选取适宜的垂跨比、矢跨比及拱轴系数,保证结构在恒载作用下主缆张力、主拱推力、边拱推力在数值上基本相等,从而使结构处于无推力状态并达到改善结构力学性能的目的. 给出了新型桥的具体结构形式和受力机理,并以700 m跨径为例对其进行设计研究,对其施工过程提出了设想. 有限元计算分析表明:中承式缆拱桥的拱与缆索共同承担桥面荷载,与同条件下的连续拱桥相比,其强度承载力提高约25%,稳定承载力提高约70%,同时恒载作用下结构产生的水平力基本为0,为突破拱桥跨径奠定了坚实的基础.      

抛物线双肋拱在非保向力作用下的横向稳定性

针对抛物线肋拱桥在非保向力作用下的横向稳定性，建立了参数化的实用计算方法，分析了不同结构参数对双肋拱横向稳定性的影响．分析表明，在非保向力作用下，下承式拱桥横向稳定临界荷载显著提高，而上承式拱桥横向稳定临界荷载明显降低；横系梁刚度、矢跨比和桥面系横向刚度对拱横向稳定临界荷载有明显影响．     

钢箱斜跨拱桥的稳定分析

以实际工程为背景,建立空间钢箱斜跨拱桥有限元模型,通过对其临界荷载系数的求解,对全桥稳定性进行分析。就主梁、拱肋静风荷载,活载偏载,杆非保向力作用,拱肋、主梁刚度等影响因素进行分析对比,并给出这种异型拱桥稳定性的一些特点。     

钢箱斜跨拱桥的稳定分析

以实际工程为背景,建立空间钢箱斜跨拱桥有限元模型,通过对其临界荷载系数的求解,对全桥稳定性进行分析。就主梁、拱肋静风荷载,活载偏载,杆非保向力作用,拱肋、主梁刚度等影响因素进行分析对比,并给出这种异型拱桥稳定性的一些特点。     

X型双肋拱桥矢跨比对其动力特性的影响

X型双肋拱桥是利用拱肋侧倾来提高其横向整体稳定性,随着跨径的增大及拱肋的轻型化,其动力特性对整个桥梁安全影响较大。文章利用有限元方法研究了X型双肋拱桥矢跨比的取值对自振频率的影响,认为对于一定的跨度存在一个最优动力矢跨比,可为该类桥型设计提供参考。     

超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析

为了研究超大跨径碳纤维（CFRP）主缆悬索桥的动力性能,以某海峡为工程背景,设计了主跨3 500 m的CFRP主缆悬索桥.基于ANSYS软件平台,分析了该CFRP主缆悬索桥的动力特性,探讨了矢跨比、主缆安全系数、加劲梁约束体系和桥塔刚度等主要结构参数对其动力特性的影响.研究结果表明:矢跨比越大,扭弯频率比越大;主缆安全系数对动力特性影响不大;随跨径增大,加劲梁约束体系对动力特性的影响减小;增大桥塔顺桥向弯曲刚度可以提高对称竖弯基频,增大桥塔抗扭刚度可提高扭转基频.      

叠合系杆拱桥主拱的内力分析

结合一钢管混凝土叠合系杆拱桥方案,考虑在汽车荷载、支座位移以及混凝土徐变发生的几种工况下,运用有限元程序对其主拱的内力、变形进行了计算与分析,并与相应的哑铃型拱进行比较.给出上、下拱肋为不同矢跨比情况下的主拱拱脚截面内力,当叠合拱桥的上、下拱肋矢跨比分别采用1/5、1/4与矢跨比为1/5的哑铃拱拱肋的内力和主梁及拱顶变形计算结果.经过分析比较,叠合拱较哑铃型拱从结构刚度、内力等方面均得到了较好的改善,使结构从受力方面更容易满足工程设计的需要.     

简支下承式钢管混凝土系杆拱桥稳定性参数研究

针对简支下承式系杆拱桥拱肋较高而导致的结构稳定性问题，以简支下承式钢管混凝土系杆拱桥为例，结合midas Civil有限元软件建立三维空间模型，研究拱肋之间的横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度、拱肋倾角以及吊杆布置形式等参数对结构空间稳定性方面的影响规律。结果表明，拱肋横撑连接形式、拱肋矢跨比、拱肋刚度以及拱肋倾角均对结构的空间稳定性影响很大，而吊杆布置形式对结构空间稳定性影响很小，变化幅度仅为8.8%,因此在拱桥设计过程中需要对这些参数的取值进行对比分析，避免导致结构失稳出现安全事故。     

双肋组合系杆拱桥的结构稳定性分析

双肋组合拱桥是一种将组成主拱肋的上、下拱肋部分分离且拱脚(支撑点)分设在不同墩(台)上的新型拱桥体系。结合一双肋组合系杆拱桥方案,介绍了该桥的施工过程。对施工过程中的单片拱肋进行了稳定分析,得出了稳定安全系数及相应的失稳模态。并对成桥及运营荷载作用下结构的整体稳定性进行了分析。经过分析比较,双肋拱较哑铃型拱从结构刚度、面内稳定性等方面均得到了较好的改善,使结构从受力和稳定性方面更容易满足工程设计的需要。     

抛物线双肋拱在保向力作用下的横向稳定性

针对抛物线肋拱桥在保向力作用下的横向稳定性，建立了参数化的实用计算方法，并分析了矢跨比，横系梁刚度和支承约束度不同结构参数对双肋拱横向稳定性的影响，按本文中方法计算的双肋拱的临界荷载约为实际稳定承载力的2－3倍。     

飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性影响因素分析

利用大型通用有限元软件建立某飞燕式钢管混凝拱桥的结构计算模型,对其成桥阶段各工况的稳定性进行数值模拟分析,计算线弹性、几何非线性及材料非线性稳定安全系数并比较其对稳定性的影响程度;同时,对影响飞燕式钢管混凝土拱桥稳定性的主要因素展开讨论,计算分析拱轴系数、矢跨比、宽跨比、拱肋刚度、吊杆刚度、吊杆非保向力以及风撑的数量、形式和刚度等各类因素对此类桥梁稳定的影响,研究不同取值状况下结构稳定的影响因素取值或形式的合理范围.     

大跨简支系杆拱桥非线性稳定性

宁杭高速公路南河大桥为主桥130m跨径简支下承式钢管混凝土系杆拱桥。在考虑了拱桥非线性稳定性影响因素基础上,利用有限元ANSYS结构分析程序,建立了拱桥结构稳定性分析空间有限元模型,给出了该桥常见的失稳屈曲模态,研究了大跨简支系杆拱桥的非线性稳定性求解策略,并对南河大桥简支钢管混凝土系杆拱桥进行了非线性稳定性计算。结果表明,钢管混凝土拱脚处的拱肋首先形成塑性铰,破坏时的极限荷载达到正常使用荷载的3．50倍,满足稳定性要求。     

异型拱桥自振特性影响因素分析

结合工程实际建立了拱肋跨径180 m,主梁跨径190 m,矢跨比0.34,平面半径R=600 m的拱肋斜跨主梁的异型拱桥——张家口清水河通泰大桥的有限元模型,分析了矢跨比、主梁中心线与拱肋中心线之间的夹角、宽跨比对自振特性的影响。     

大跨径贝雷拱架与拱圈联合承力分析

大跨径拱桥主拱圈采用贝雷拱架现浇施工时,受贝雷拱架强度及刚度限制,一般采用分环法,若分环不合理易造成拱架失稳导致安全事故发生.结合110 m跨径箱肋拱桥主拱圈采用贝雷拱架分环现浇施工,数值模拟分析主拱圈分环、加载拱圈、已成环拱体与贝雷拱架联合承力特性,为科学分环提供参考,通过工程实例进行验证,确认其安全可行.     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

单拱肋外倾式钢管混凝土拱桥动力特性分析

章江大桥为国内少有的单拱肋外倾式钢管混凝土拱桥.通过建立ANSYS空间有限元模型来计算分析其自振频率和振型,着重研究主拱肋核心混凝土标号、稳定拱肋外倾角度、横撑与斜撑布置形式以及拱肋与桥面联结区刚度等结构参数对结构动力特性的影响.     

斜跨异型拱桥的设计与分析

斜跨异型拱桥造型新颖别致,适合于城市景观桥梁．文中以张家口通泰大桥为工程背景,介绍斜跨异型拱桥的设计方法,分析斜跨拱桥的静力特性和稳定性．建立空间有限元计算模型,分别得到拱肋和主梁在最不利荷载组合下的应力包络图,以及拱肋在各阶段的稳定系数．计算结果分析得到,由于吊索不平衡水平分力和风荷载作用,横向荷载是斜跨异型拱的控制荷载．     

主副拱协作体系柔性系杆拱桥拱肋刚度优化

主副拱协作体系（斜靠式）拱桥由主拱肋和斜靠其上的副拱肋构成,是一种受力复杂的空间组合体系。以主副拱协作体系柔性系杆拱桥为研究对象,计算得到了主副拱肋受力随拱肋截面刚度的变化规律,通过拟合数据点得到拱肋内力和抗力关于拱肋截面的参数表达式,在特定优化目标条件下,实现了对主副拱肋刚度的优化,并通过有限元模型验证了优化的正确性,对该类桥型的相关研究有借鉴意义。     

国内最大跨径钢管混凝土提篮拱桥的总体设计

某主跨360 m的钢管混凝土提篮拱桥为目前国内最大跨径的钢管混凝土提篮拱桥,介绍了其主拱肋、横撑、肋间横梁、吊杆及桥面系等主要结构设计要点,对主拱、主拱腹杆、横撑、吊杆及桥面钢格子梁进行了承载能力极限状态、正常使用极限状态和短暂状态的验算,对主桥进行稳定分析和动力计算。结果表明:结构设计满足规范要求,为我国大跨径钢管混凝土提篮拱桥的设计提供依据。     

提篮式拱桥拱肋内倾角对横向稳定性的影响

随着拱桥跨度的增加,拱桥的横向稳定问题成为拱桥安全性的重点,而提篮拱与相同跨度直立平行肋拱相比,将大大提高拱桥的稳定性,而得以在大跨径拱桥中使用.本文对菜园坝大桥施工及成桥状态,采用空间杆件(索)单元,研究了线弹性状态及几何非线形的稳定性安全系数,并研究了拱肋内倾角的大小对其稳定性的影响,得到了基于面外稳定性的合理内倾角值,为此类桥梁的设计提供了理论基础.