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。     

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。     

基于纤维单元的斜跨异型拱桥极限承载力分析

斜跨异型拱桥拱肋同时受到面内和面外索力作用,为双向压弯构件,受力具有明显空间特征.采用梁单元纤维模型材料非线性方法,同时考虑几何非线性,对张家口通泰大桥进行极限承载能力全过程分析.随着荷载的不断增加,吊索逐根达到承载极限;拱肋同时发生面内、面外变形;一侧拱脚附近截面在轴力和面内、面外弯矩的共同作用下,逐步进入塑性;最后吊索全部屈服,主梁受力接近于简支梁,跨中截面形成塑性铰,全桥结构达到承载极限.纤维模型能够准确模拟拱肋双向压弯荷载下截面逐步进入塑性的全过程,适用于复杂受力构件梁单元材料非线性计算.     

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．     

上承式三肋混凝土拱桥的横向分布规律试验分析

通过大跨三肋拱桥的荷载试验实测结果与空间有限元计算结果的比较和分析发现,在正载情况下,实测三个拱肋的横向分布特性是对称的,但中肋的实测横向分布系数明显较理论值大;在偏载情况下,偏载一侧的拱肋实测横向分布系数也较计算值大,远离偏载一侧的拱肋横向分布系数明显较小,这些现象表明,三肋拱桥的实际横向联系和横向刚度较弱,实桥通过横向联系分配和传递横向荷载的能力较比理论值小。三肋拱桥设计和加固时应考虑这一现象的影响。     

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。     

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.     

千米级缆拱组合桥概念设计研究

采用给拱肋卸载及悬索桥不设锚碇的理念,提出一种新的桥梁结构体系——缆拱组合桥,其主要由主拱、主缆、主塔、边拱及主梁组成。通过选取适宜的垂跨比、矢跨比、拱轴线等参数来调整拱和缆分担主跨桥面荷载的比例,让缆承担更多荷载,从而拱肋得到大幅度卸载,既降低了其应力水平,又提高了稳定性,使缆拱桥的跨径可以超越拱桥。以1 008 m跨径为例,对缆拱桥进行概念设计,并通过有限元研究其结构强度、刚度、稳定性等问题。研究表明:缆拱桥不仅保留了悬索桥承载力高、拱桥刚度大的特点,同时还具有一定的美学价值。     

斜跨钢拱桥拱肋锚固区受力分析及设计优化

结合大连金州某斜跨钢拱桥的设计,分析斜跨钢拱桥拱肋锚固区的构造特点,建立钢锚箱结构的有限元模型,采用空间有限元法对拱肋钢锚箱节段模型进行仿真分析,给出了钢锚箱的应力分布特点。分析表明：在钢锚箱基本板件组合的基础上,横隔板外侧采取相应的补强设计,部分区域虽存在一定程度的应力集中,但整体性能好,索力传递流畅,吊索索力能较合理地分散到钢拱肋上。     

钢管混凝土拱桥稳定性分析

对于钢管混凝土桁式拱桥,当宽跨比较小时桥梁拱肋的横向稳定性是桥梁安全性的关键,因而需要用弹塑性理论重新计算结构的稳定安全系数。分析在不同风荷载作用下的材料非线性及几何非线性的稳定性,得出不同的结果。     

宽幅大跨公路钢桁架拱桥设计

泗阳西安路大桥主桥采用(61.65+152+61.65)m中承式连续钢桁架拱桥结构,为双向4车道城市桥梁。文章首先从总体布置、横断面设计、主桁、桥面系等方面对该桥的主桥设计进行介绍,然后对其静力特性和稳定性进行分析,最后对该桥采用的主要施工方法进行介绍。     

叠合系杆拱的设计构思

叠合系杆拱是一种新型桥梁.某大桥设计方案采用叠合钢管混凝土系杆拱桥,从该桥的总体设计出发,探讨了该桥的最优矢跨比组合,并对该体系的孔跨布置、纵横梁及系杆、吊杆、横撑的设计做了介绍.最后探讨了该桥型的结构特点和受力特征.     

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.      

下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法

为了得到下承式拱桥合理拱轴线的解析解与计算方法，建立了恒载作用模式和合理拱轴线微分方程，得到合理拱轴线的解析解；在解析解的基础上，定义了主拱恒载占比系数，得到了基于矢跨比和主拱恒载占比系数的合理拱轴线快速求解计算方法；采用拱桥设计规范、工程案例与相关研究成果，验证了本文方法的可靠性。研究结果表明:下承式拱桥的恒载作用模式可等效为连续均布恒载+主拱恒载的形式，合理拱轴线为悬链线，相应的拱轴系数由矢跨比和主拱恒载占比系数共同决定；拟合出的不同矢跨比下的拱轴系数与主拱恒载占比系数的函数关系式为线性相关关系，决定系数大于0.99，说明拟合公式准确；工程中下承式拱桥矢跨比范围为1/3~1/8，相应的拱轴系数范围为1.000~1.792，常见的矢跨比范围为1/4~1/5，相应的拱轴系数范围为1.000~1.465，与工程案例中拱轴系数统计结果的吻合度较高，说明计算结果可靠；工程中常见主拱恒载占比系数范围为0.1~0.5，对应的拱轴系数范围为1.102~1.364，与拱桥设计规范中的取值范围接近，证明了规范取值的合理性；当主拱恒载占比系数小于0.5且矢跨比小于1/7，或主拱恒载占比系数小于0.1时，拱轴系数接近于1.000，即合理拱轴线可采用二次抛物线；利用查表法或简化公式法，可以快速求得合理拱轴线方程；与已有研究成果相比较，主拱截面弯矩、偏心距和偏心距平方和的偏差均在5%以内，证明了本文计算方法的正确性。      

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。     

三次样条插值确定拱桥合理拱轴线的方法探讨

探讨了在拱桥设计中利用给定的设计初始条件,计算出合理拱轴线的特征点坐标,应用三次样条插值方法拟合出拱桥设计拱轴线,算例表明三次样条插值方法确定的拱轴线能较精确地逼近拱桥的恒载压力线,从而有效地减少拱桥主拱圈的弯距及剪力。     

静风荷载对大跨度钢管砼拱桥施工稳定性的影响

目前对施工过程中静风荷载对钢管砼拱桥整体稳定性的研究还不多,通过一个工程实例在这方面做了一些研究.通过有限元分析,结果证明风速越大,整体稳定安全系数越低;风荷载较小时对稳定性影响不明显,当风速超过一个定值以后,影响效果非常明显.风荷载作用下,同时考虑材料非线性以后,荷载稳定安全系数降低较大;风荷载作用下,考虑双重非线性比考虑材料非线性的稳定安全系数有所降低,但是降低幅度不大.