斜跨拱桥的力学特性及工程实践

斜跨拱桥的拱肋斜跨主梁.针对该桥型的结构形式和受力特点,就其概念设计、细部构造等关键性技术问题展开讨论.以大连市红星海世界观景观桥为例,对该桥型各部分结构的力学性能进行了分析,旨在使斜跨拱桥体系的设计得到进一步的优化.     

基于正交试验设计与功效系数法的斜跨拱桥优化设计

斜跨拱桥作为拱桥和连续梁桥的异型组合桥,与常规桥型相比结构受力复杂,为对这一组合桥型进行进一步优化设计,该文依托实际工程,采用梁格法建立空间有限元模型,基于正交试验设计法和功效系数法,通过选取多种控制指标,建立斜跨拱桥参数优化设计目标函数,对与斜跨拱桥受力性能密切相关的设计参数进行多轮优化,得到了拱跨结构矢跨比、梁拱刚度比、吊索对数、吊索梁上间距、吊索顺桥向拱上间距5种设计参数的较优取值,较大幅度地改善了斜跨拱桥成桥状态下的主梁及拱肋的受力状态。     

外倾式非对称拱桥安装方案综述

外倾式非对称拱桥是由倾斜的非对称钢拱肋、曲线钢箱梁和倾斜的吊杆共同组成的多元空间结构体系,属于特殊的空间拱桥,受力行为复杂.笔者在总结分析该桥型的力学特点和安装施工特点的基础上,对其总体安装方案进行了分析比选,指出少支架辅助支撑的跨桥大吨位龙门吊架设法应作为该桥型施工的推荐方案.     

单肋对角斜跨拱桥受力性能分析

采用双重非线性的分析方法,运用大型有限元分析软件Ansys,对一座单肋对角斜跨桥的受力性能进行了分析.实现了桥梁受力全过程分析,并探讨了初始缺陷以及截面厚度变化对单肋对角斜跨拱桥受力性能的影响.结果表明:在满跨均布活载作用下,拱肋的破坏始于L/6和5L/6截面的屈服,拱肋逐渐由无铰拱转变为三铰拱进而失去承载能力;拱轴线的面内初始偏移对单肋斜跨拱桥的极限承载力影响不明显;拱脚截面加厚是提高单肋斜跨拱桥极限承载力的有效措施.     

以截面平衡原理分析各种桥型结构体系

从材料力学中构件截面抗弯、抗剪平衡原理出发，分析桥梁的横截面、纵向桥型体系的受力特点，并以梁的受力方式来理解常用的纵向受力体系，如拱、斜拉、悬索等结构体系，称之为“等代梁”。从而将常见桥型分为两类：按正弯矩设计的体系，如简支梁、拱桥、悬索桥；按负弯矩设计的体系，如T构、连续梁、连续刚构和斜拉桥。提出了以组合体系来解决目前常见大跨径梁式桥常见病害的看法。     

某桁式组合拱桥静载试验分析

桁式组合拱桥在进行活载横向分布计算时采用整体平均分布的方法,但通过对既有桁式组合拱桥检测分析时发现该类桥型偏载效应较为明显。笔者以既有桁式组合拱桥花鱼洞大桥检测结果为研究对象,分析其在汽车荷载作用下的偏载效应。通过对该类桥型的分析认为该类桥型偏载效应明显,在对该类桥型进行设计和加固维修时应考虑去除偏载效应,使其与结构实际受力相符。     

桁式组合拱桥典型病害及其力学性能研究

文中基于有限元软件建立了某桁式组合拱桥的三维有限元模型，对其静力性能和动力特性进行了分析；结合实桥静力、动力荷载试验，对比分析了桁式组合拱桥典型病害对其静力性能与动力特性的影响。结果表明，该类桥型结构强度、刚度一般正常或略有下降，但结构体系及其病害导致部分截面整体工作性能较差，耐久性差，结构冲击效应显著。     

钢管混凝土拉索拱桥桥型结构特性分析

钢管混凝土拉索拱桥是在"桁式组合拱桥"的基础上将钢管混凝土拱桥、桁架拱桥、斜拉桥的技术特点综合起来,扬长避短,而构思出的一种新桥型。通过对全桥在恒载作用下变形和内力的分析研究,得出了该桥型的基本特点是以钢管混凝土拱肋受力为主的结构体系。     

斜拱桥模型试验在科研中的应用

本文通过广华街斜拱桥的模型设计，制作、静力试验和数据处理分析，并与ＳＡＰ－５结构分析程序的计算结果进行对比，证明了斜拱桥具有明显的空间受力特性和利用有限元计算斜拱桥的合理，及采用微粒混凝土浇筑的试验模型来模拟原桥进行试验研究分析的可行性。     

大跨径混凝土桁式组合拱桥长期变形实测分析

混凝土桁式组合拱桥将悬臂桁架与拱桥相结合,发挥了二者的优势且施工方便,在我国大跨径拱桥中占有独特位置。同时,近年来该桥型桥面变形大并伴随开裂等问题开始出现,为研究大跨径混凝土桁式组合拱桥结构的长期变形机理及开裂原因,以一座主跨138m桁式组合拱桥为背景,对其长期变形和混凝土开裂情况进行实测和规律分析;采用有限元模型,分析收缩、徐变及温度作用引起的挠度变化,讨论了结构在不同荷载作用下的受力特征。实测及分析结果表明,桁式组合拱桥长期线形呈M形,且在年温差作用下双立柱间的桥面发生上拱和下挠的交替变化,混凝土的收缩徐变及年温差作用是影响跨中实腹段长期变形的主要因素;结构在双竖杆处的下弦杆位置、跨中位置以及空实腹段交界位置处承受的荷载作用较大,导致在使用阶段的裂缝不断发展。     

人行斜跨拱桥的设计和分析

以昆明市某人行斜跨拱桥为工程背景,通过建立不同拱肋高度的计算模型,对结构的应力和位移、自振频率、稳定性等进行计算分析。结果表明随着拱肋高度的增加,拱肋的最大应力和各构件的竖向位移有显著影响,竖向频率及稳定系数随之增加。斜跨拱具有很独特的景观效应,是合适的城市景观桥梁。     

人行斜跨钢箱拱桥设计与分析

介绍某城市人行钢箱斜跨拱桥的总体设计方案;建立空间有限元模型分析设计控制要点,包括索力、应力、位移、动力特性和稳定性.结果 表明,各项静动力指标均满足规范要求.介绍桥面铺装和抗浮销铰两个特色设计,可增强结构安全性、耐久性和景观性,以期为类似人行桥梁设计提供参考.     

斜拉拱组合桥与普通拱桥受力性能对比

分析了斜拉拱组合桥的结构受力特征以及与普通拱桥的差别.以我国正在建设的主跨为400 m的斜拉拱组合桥梁--湘江四大桥为例,利用大型有限元分析软件ANSYS,建立了斜拉拱组合桥的三维空间有限元模型,对桥梁振动频率及振型进行了分析,通过与普通拱桥的分析和对比,重点研究了斜拉索对钢管拱组合桥的静、动力特征的影响,对比分析了两种拱桥型式,相同位置影响线的差异.最后总结了斜拉拱组合桥的静、动力特征,得到了一些有益的结论,为这一新颖桥型的方案选取和设计提供参考.     

钢筋混凝土拱桥参数化建模及特征值屈曲分析

针对某在建的150m跨径钢筋混凝土拱桥,利用开发的基于ANSYS的拱桥参数化建模模块,分别采用梁单元和实体单元创建有限元模型。在此基础上进行拱桥的特征值屈曲分析,并对拱轴线类型、桥面结构形式以及拱脚支承形式等影响因素进行了参数分析。分析结果表明:采用梁单元与实体单元进行结构离散,对于拱桥的特征值屈曲的计算结果影响不大。     

斜靠式钢箱拱桥稳定承载力及成桥试验

斜靠式拱箱桥为采用主拱、斜靠拱、横撑和系梁形成的空间受力体系。以主跨145 m斜靠式钢箱拱桥为工程背景,研究分析其稳定承载力。有限元分析和成桥静动载试验表明：斜靠式钢箱拱桥具备足够的稳定承载力,大桥受力性能良好。     

某桁式组合拱桥新拱脚结点局部应力分析

桁式组合拱桥的新拱脚支撑着中部桁架拱,新拱脚结点构造和受力复杂.以某桁式组合拱桥为例,借助通用有限元程序ANSYS,建立其新拱脚结点局部三维有限元模型,通过提取新拱脚结点处各杆件断面轴向应力沿各条路径的变化图,分析该部位的应力分布特征.分析结果表明:在最不利荷载组合工况下,新拱脚截面上缘、新拱脚处各杆件与新拱脚连接处以及各杆件间连接的圆弧段拉应力均较大,这些位置都容易出现横向裂缝.理论分析结果与实桥病害情况吻合.提出新拱脚结点局部设计的改进思路和方向.     

无背索斜拉拱桥桥型方案设计

结合广西梧州的人文、地理、经济、文化等方面的特色和城市桥梁对景观的要求,构思出造型独特、景观优美的无背索斜拉拱桥方案。该方案将一般斜拉拱桥的主塔改为倾斜,单面设置拉索,形成无背索斜拉-拱组合体系。详细介绍该桥型的结构构造,并为了解结构体系的受力特点,对该桥型进行空间有限元分析。结果表明,结构内力分配合理。另外,探讨了斜塔倾角的变化对主拱内力的影响,得到了主拱内力随倾角变化的分布规律,并通过分析得出,斜塔倾角为60°左右较为合适。     

拱桥拱轴线的优化与选形

根据拱轴线优化的基本原理,以一条初始的拱轴线形及某种特定的荷载工况为基础,建立有限元模型,分析拱轴线各节点、单元间力学关系,通过有限元程序的迭代计算,求得在特定荷载下拱圈上的各个离散点接近于压力线的坐标;再利用曲线拟合的方法得到可应用于实际工程的各次抛物线形,并通过比较确定出结构的最合理拱轴线。最后,给出了两个详细的工程算例,算例结果表明文中所提出算法较好的减少了拱轴线与压力线的偏差,改善了拱圈的受力状态。     

利用ANSYS的钢管混凝土拱梁组合桥分析

为研究钢管混凝土拱梁组合桥的受力形态,运用ANSYS软件对某一钢管混凝土拱梁组合桥分别建立了全桥整体模型、主拱局部模型以及主拱屈曲模型。计算了主梁及主拱受力,验算了主拱连接钢缀板及钢锚箱应力,进行了主拱屈曲分析。结果表明,桥梁受力满足规范要求,结构安全可靠,主拱不会发生失稳现象。     

某异型系杆拱桥空间力学特性分析

为研究斜吊杆异型系杆拱桥的空间力学特性,以某异型系杆拱桥为研究对象,采用MIDAS Civil建立该桥空间有限元模型,分析其在施工和使用阶段的静、动力特性及结构稳定性.分析结果表明:该桥斜吊杆附加应力对拱肋影响较大,全桥纵、横梁框架体系整体刚度较大,拱肋挠度对整体降温比较敏感,使用阶段各吊杆应力幅比较均匀,为50 MPa左右;拱肋侧倾刚度较小,拱肋刚度对全桥刚度贡献较大,各阶段稳定系数均较高;吊杆调索对全桥应力水平有较大影响,施工中应予注意.