基于拱肋截面承载力的拱轴系数优化探讨

为改善拱桥拱轴系数的优化效果，提出一种基于压弯构件截面承载力的拱轴系数优化方法。先采用P-M曲线、弯矩和轴力计算各个拱肋截面的加载率，后通过优化拱肋截面加载率达到最小值来获取最优拱轴系数，由此建立了一种新的拱轴系数优化方法，并以某上承式钢筋混凝土拱桥为例，采用该方法优化拱轴系数。计算及应用结果表明：1)空腹式拱桥的恒载分布较均匀，其拱轴系数一般不超过2;2)拱圈的矢高越大，拱肋的轴力越小；3)以拱肋截面的加载率优化拱轴系数，考虑了轴力和弯矩的共同作用。     

小矢跨比上承式混凝土连拱拱桥设计方案优化

井田大桥为74m+128m+74 m小矢跨比上承式钢筋混凝土三孔连拱拱桥,采用Midas/Civil软件建立全桥三维有限元模型分析结构在全施工过程中的受力状态,探寻小矢跨比连拱拱桥的合理成拱方案,优化主拱拱圈的拱轴系数与局部构造.结果 表明,缆索拼接方案的拼接界面不能满足小矢跨比拱桥的弯矩需求,挂篮悬浇方案则可以保证结构的整体性、安全性及美观性;增加拱轴系数能减小拱脚负弯矩,增加拱顶正弯矩,对L/4截面的弯矩影响不显著,综合平衡全拱圈正负弯矩,井田大桥主拱圈拱轴系数取2.6;优化拱圈截面形式后,主拱圈最大压应力处于相对均衡水平,且拱顶负弯矩大幅降低,使全桥内力分布更为合理.     

双潭大桥——一座钢筋混凝土拱桥设计

结合双潭大桥--空腹式钢筋混凝土无铰拱桥的设计,分析了拱轴系数和拱上建筑施工顺序对拱桥内力的影响.结果表明,"五点重合法"确定的拱轴系数和最优的拱轴系数有偏差,恒载占总荷载效应的比重越小越明显,设计时采用的拱轴系数比"五点重合法"确定的拱轴系数大;确定合理的施工加载顺序,可有效地改善施工过程中主拱受力.     

拱轴系数对拱桥静动力性能及地震反应的影响

以一座大跨度钢筋混凝土上承式箱拱桥为对象,在其他参数不变的情况下,对该桥取不同的拱轴系数,首先分析了该桥在恒载作用下主拱圈内力的变化特点,然后讨论了该桥自振频率随拱轴系数的变化,最后采用反应谱法,沿顺桥向、横桥向、竖向同时输入地震反应谱,计算了该桥的地震反应,比较分析了拱轴系数对主拱圈地震内力的影响。     

钢筋混凝土拱桥主拱圈悬臂浇筑施工影响因素分析

以贵州木蓬特大桥为工程背景,采用Ansys有限元程序分析了主拱圈悬臂浇筑长度、挂篮构造形式以及扣索锚点位置对拱圈截面应力与变形的影响。结果表明:节段长度对主拱整体受力影响不大,但缩短节段长度可减小拱圈变形幅度;相对于后支点挂篮,前支点挂篮能有效改善施工阶段主拱内力和线形;扣索锚固位置对主拱施工阶段拱圈应力和变形影响不大。     

赣州市武陵大桥主桥桥型构思及结构设计

赣州市武陵大桥项目线路全长约1 700m,主桥跨越章江,景观要求主桥为带桥头堡的五孔拱桥,且单孔为坦拱。根据景观要求,通过桥型方案对比分析,推荐主桥采用(72+78+80+78+72)m五跨钢筋混凝土拱桥,桥面宽度35.5m。结构设计确定,主拱圈拱轴系数为2.0,各跨矢跨比依次为1/7.3、1/6.8、1/6.6、1/6.8、1/7.3;主(腹)拱圈横桥向分成4片,每片均为由拱脚至拱顶截面逐渐变高的单箱双室结构;主拱脚采用拱顶顶推合龙的无铰拱结构,腹拱脚采用两铰拱结构;桥面梁采用结构重量轻且现浇工程量少的π形梁;1号~5号中间墩采用钻孔灌注桩基础,两端1号、6号桥墩采用重力式抗水平力扩大基础。     

攀枝花市新密地大桥主拱圈设计

攀枝花市新密地大桥为上承式钢筋混凝土箱形拱桥,孔跨布置为(27.5+22.55+189.9+22.55+27.5)m,主拱圈为悬链线无铰拱,采用挂篮悬臂浇筑法施工。主拱圈净跨径182m、净矢高30.333m、净矢跨比1/6、拱轴系数1.988。拱圈截面为单箱双室,高3.5m、宽9.6m。主拱圈的拱顶预拱度设计值为0.36m,为净跨径的1/506。采用MIDAS Civil软件建模进行成桥弹性阶段主拱圈应力验算,结果表明,主拱圈各截面上缘和下缘的正应力均为压应力,关键截面最小压应力为0.97MPa,最大压应力为15.4MPa,无受力裂缝,有利于提高结构耐久性。     

等截面空腹式拱桥恒载压力线的参数方程解析解及其运用

基于主拱圈自重表示为沿弧长方向的均布荷载,桥面恒载表示为沿跨度方向的均布荷载,建立平衡微分方程,引入参数解微分方程得到等截面空腹式拱桥压力线的解析解,计算方便、简洁,力学概念清晰。经过算例证明:选用该压力线作为拱轴线时主拱圈各截面恒载弯矩接近于0。同时,研究了采用悬链线和抛物线来拟合等截面空腹式拱桥压力线的情况,当选取的拱轴系数合适时,采用悬链线来拟合压力线是合适的。在求得等截面空腹式拱桥压力线解析解的基础上,还研究了荷载形式和矢跨比对压力线线形的影响。     

反拱飞鸟式钢管混凝土拱桥设计与计算分析

湖北宜昌高阳大桥基于桥梁景观要求,设计为反拱飞鸟式中承式钢管混凝土拱桥,主孔计算跨径129.5m,边孔计算跨径23.8m。边拱采用钢筋混凝土半拱;主孔主拱圈在L/4~3L/4范围内采用上、下弦管平行的等截面形式,拱脚~L/4范围内拱圈上、下弦管逐渐分离,上弦管在相应拱脚处向上反弯,形成反拱线形,整座桥梁似飞鸟。经对主拱圈上弦管反拱部分的线形进行多方案比选和内力分析,上弦管采用柔和顺畅的圆曲线反拱线形。该结构形式整体受力特性与中承式钢管混凝土拱桥一致,但拱脚部位下弦管分担大部分内力,上弦管在反弯部分受力较小。     

德余高速乌江特大桥主桥设计

德余高速乌江特大桥桥位处江面宽、岸坡陡,对(203+450+203) m组合梁斜拉桥和计算跨径475 m上承式钢管混凝土拱桥2个桥型方案进行比选,最终采用景观好、造价低、易养护的上承式钢管混凝土拱桥。主桥拱轴线采用悬链线,拱轴系数2.2,矢高90 m,矢跨比1/5.278。主拱圈由两幅拱肋组成,单幅拱肋为四肢等宽变高桁架结构,腹杆为钢箱和H形截面,竖腹杆与拱轴线中心径向布置。拱上立柱为钢箱截面,与拱肋、桥面系钢梁刚接。桥面系为槽形钢箱梁+粗骨料活性粉末混凝土桥面板的连续组合结构。拱座为梯形结构,采用扩大基础,交界墩采用变截面薄壁墩。采用斜拉扣挂、缆索吊装安装主拱节段、立柱单元及主梁构件。结构静力、稳定性计算及拱座受力验算均满足设计要求。     

连拱影响线的计算

连拱计算较固定拱计算更能近似地反映多跨拱桥的受力状况,且具有很大的经济价值,已广泛采用于设计中。但是,目前连拱计算,均以单个固定拱的内力计算为基础,这样作比较简捷,但是比较粗糙。 1.由于连拱作用,拱圈控制截面内力影响线形状已经改变,最不利加载位置已经移动。 2.连拱计算考虑了几孔联合作用,按单孔布载不能获得控制截面最大内力。     

钢管混凝土斜靠式拱桥静力特性分析

以某斜靠式拱桥为工程背景,用Ansys建立了该桥的空间有限元模型,分析了斜靠式拱桥主要的结构设计参数.研究了在不同矢跨比、不同主梁与主拱刚度、不同斜拱与主拱刚度下各截面轴力和弯矩的变化情况;探讨了斜拱倾角和横撑刚度对结构稳定系数的影响,以及横撑位置对提高稳定性的贡献.     

拱桥内衬法加固受力分析

拱桥内衬法加固的原理就是增大截面法,在拱桥的主拱圈的拱腹以及两侧新加一层钢筋混凝土拱板,与原拱圈形成复合主拱圈,通过复合拱圈的联合作用来共同承受荷载,从而增大拱圈的刚度和强度,提高承载能力。为研究内衬法加固受力分析,运用MIDAS/CIVIL有限元软件建立加固计算仿真模型,分析比较不同内衬厚度下拱圈控制截面的承载能力。     

箱拱桥荷载横向分布计算的比拟板法研究

采用三维20节点等参体元分析板拱桥拱圈横向受力行为,采用实际箱拱圈与比拟板圈的纵向抗弯、抗压刚度、横向抗弯、抗扭性能相当的原则,提出箱拱桥荷载横向分布比拟计算方法。研究表明:拱圈截面内力、挠度与荷载分布无对应关系,不能通过挠度横向分布来确定荷载横向分布;按等效原则进行箱板拱荷载横向分布计算是可行的;拱圈弯矩、轴力荷载横向分布需分别计算,一般情况下比按均匀分布确定的系数大2~3倍。     

填料模拟对空腹式无铰拱温度效应的影响分析

采用有限元软件Midas建立拱圈模型(M1)和拱圈-拱上结构联合作用模型(M2),对空腹式无铰拱桥进行仿真模拟,引入联合作用系数K,对比分析2种结构状态下主拱的温度响应。分析结果显示:拱上填料约束了拱桥的变形,改善了应力分布,提高了拱圈的稳定性;温度工况下,拱圈-拱上结构的联合作用效应显著。     

拱式拱上结构钢筋混凝土拱桥极限承载力分析

本文在现有文献资料的基础上进行理论分析和试验研究，将拱式拱上结构钢筋混凝土拱桥平面内承载力分析化为框架问题，考虑几何材料非线性及塑性较的形成，对短期静力荷载作用下影响极限承载力的各主要因素进行了分析。分析表明：大跨长拱桥极限承载力受拱上结构控制，拱上结构验算应考虑主拱变形的影响；小跨径拱桥联合作用显著，应考虑拱上结构对承载力的提高。考虑联合作用可以平衡拱上结构和主拱圈之间的安全度，使主拱圈最省。本文的分析成果可供新建拱桥设计和已建拱桥承载力评定参考。     

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥设计

重庆渝湘复线双堡特大桥主桥为2×405 m连续上承式钢管混凝土变截面桁架拱桥,矢跨比1/4.75,悬链线拱轴线,拱轴系数1.55。主拱圈由两幅拱肋和风撑组成。拱肋采用四肢格构式结构,单幅拱肋宽7.5 m,两幅拱肋横向中心距17.5 m。拱肋弦管采用Q390D钢,直径1 400 mm,内灌C70自密实混凝土。风撑采用米字撑。拱上立柱采用双肢排架式空心矩形截面钢箱结构,桥面系采用连续钢-混组合梁,单跨27 m。中央拱座基础采用“浅挖拱座+桩基础”的构造形式,以适应岩溶发育区地质条件及降低连拱效应。拱肋采用900 m超长缆索吊装配合自平衡斜拉扣挂系统大节段吊装,桥面系采用地面组拼并张拉预应力、整体吊装的装配式施工方案。     

斜拉拱桥的构造特点及静力分析

该文比较了斜拉拱桥与斜拉桥、拱桥的异同,分析了斜拉拱桥的构造特点,并以80 m和320 m跨径的两座斜拉拱桥为例,探讨了斜拉索倾角变化对斜拉拱桥静力性能的影响,得出了主拱内力以及稳定系数在斜拉索倾角改变时的分布规律。由此可以找到一个最佳的斜拉索倾角值使主拱弯矩分布均匀、峰值最小;索与拱共同承担荷载,轴力分布合理;桥梁结构具有良好的稳定性。     

钢筋混凝土箱形拱现浇施工方案比选

楼上大桥为贵州石阡县石阡(中坝)经国荣至白沙扶贫公路改造工程,位于K2+976处上跨峡谷,桥梁全长272.5m。主孔为空腹式钢筋混凝土箱形拱,拱圈净跨径135m,净矢高25m,净矢跨比1/5.4;拱轴线为悬链线,拱轴系数2.24;拱圈截面高2.3m,宽10m,截面采用单箱三室。对于混凝土箱形拱桥的施工方法有多种,一般常用的现浇施工方法有平面转体法、竖向转体法、悬臂挂蓝现浇法和钢拱架现浇等。根据项目施工条件如何选择安全、合理、经济的最优方案,对项目的工期、成本及质量将会产生重要影响。本项目结合自身的特点,从工期最优、费用最省,施工较安全的角度出发,采用了拼装钢拱架现浇的施工方案。     

渝贵铁路夜郎河大桥主桥设计

渝贵铁路夜郎河大桥主桥采用一跨370m上承式钢筋混凝土提篮拱桥。主拱圈采用提篮式箱形断面拱圈,由劲性钢管混凝土骨架外包C55混凝土构成。主拱圈劲性骨架上、下弦杆采用钢管混凝土构件。拱上立柱采用钢筋混凝土结构,箱形截面,横向两立柱之间设置钢K撑。拱上主梁采用(4×38+3×38+4×38)m钢-混结合梁,连续体系。拱座基础采用倾斜式独桩结构。为使结构性能最优,对结构主要参数进行比选,最终将矢跨比取为1/4.431、悬链线拱轴系数取为5.0、拱脚横向中心距取为33m。采用有限元软件对该桥的静、动力性能进行分析,结果表明各项指标均满足规范要求。该桥采用劲性骨架法施工,劲性骨架采用节段缆索吊装+斜拉扣挂的方式进行拼装。