分界点对混合拱桥受力影响研究

为增大拱桥跨越能力,缩短建设周期,降低工程造价,提出一种拱脚段采用混凝土结构、其余段采用钢箱结构的钢-混混合拱桥形式。以420 m跨的重庆万州长江大桥为依托,利用Ansys参数化分析方法,对钢-混分界点位置对主拱变形、内力及拱轴系数选取影响进行数值分析。研究发现:钢-混分界点位置对拱桥受力及变形影响显著,当分界点位置超过0.181倍拱圈跨径后,主拱变形呈马鞍形变化趋势;分界点位于四分之跨截面时,为减小拱圈恒载压力线与设计拱轴线偏移的不利影响,必须取较大的拱轴系数;分界点对拱脚至四分之跨段弯矩和3/8跨至拱顶段的轴力影响显著,对全桥拱圈应力影响相对较小。结果表明:考虑拱圈变形有利,混合拱分界点宜位于0.125倍拱圈跨径至0.181倍拱圈跨径段。     

基于APDL语言的拱轴系数m优化分析

剖析了悬链线拱轴系数的计算原理,对比分析了两种拱轴系数的优化算法特点,介绍了基于APDL语言的拱轴系数优化流程,依托某下承式钢管混凝土梁拱组合市政桥梁,开展拱轴系数优化计算,分析并比较了圆弧线、抛物线及优化后的悬链线三种线形作为拱轴线时的主拱肋各截面偏心距。分析结果表明:基于"压力线与拱轴线偏离最小法"对拱轴系数进行优化,经过6次迭代后,可快速获取合理拱轴系数,优化拱轴系数后的拱肋,正、负弯矩降低了25%左右,受力状态得到明显改善;抛物线与优化拱轴系数后的悬链线拱肋偏心距基本一致,两者拱肋弯矩数值也基本相等;小跨径拱桥拱轴线采用圆弧线时,与采用抛物线与悬链线相比,可改善拱肋拱顶区域受力,但却是以牺牲拱脚处受力为代价;在设计时,建议选择抛物线作为小跨径钢管混凝土拱桥拱轴线形。     

拱桥封缝处理及拱脚加固技术在宣大高速公路上的应用

拱桥及病害概况 宣大高速公路K187＋190中桥位于宣化境内K187＋190处,该桥行车方向与水流方向交角90°,上部结构为钢筋混凝土无铰拱,下部结构为浆砌块石空腹桥台,扩大基础。设计荷载汽车-超20,挂-120。主拱圈为等截面悬链线无铰拱,矢跨比为1/5,拱轴系数m=3.142,腹拱拱圈为圆弧拱,矢跨比1/4。     

钢管拱肋桥吊索索力调整施工技术

本工程为浙江省象山县环石浦港陆岛交通工程三门口跨海大桥,主要包括北门和中门两座提篮拱桥,主拱肋轴线跨度为270 m,矢高54 m,矢跨比为1/5,吊杆间距8 m.拱肋拱轴线采用悬链线,拱轴系数1·543,拱肋轴线间距:拱脚处为22 m,拱顶处为6·969 m,拱肋内倾角为8.°横梁共计25根,为预应     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

竖向地震作用对上承式拱桥的影响

以一座跨径131 m的实际钢筋混凝土箱板拱桥为基础,建立了全桥计算模型,沿顺桥向、横桥向单向和多向输入地震反应谱,采用反应谱法计算了该桥的地震反应。通过改变反应谱输入方式和该桥的矢跨比、拱轴系数,计算了不同矢跨比、不同拱轴系数下主拱圈地震内力,比较分析了在竖向地震作用影响下,主拱圈地震内力的差别。研究结果表明,对于大跨度上承式箱板拱桥,竖向地震作用对拱圈的地震内力是有放大影响的,不考虑竖向地震作用的影响是不合理的。     

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。     

钢管拱肋桥吊索索力调整施工技术

本工程为浙江省象山县环石浦港陆岛交通工程三门口跨海大桥,主要包括北门和中门两座提篮拱桥,主拱肋轴线跨度为270 m,矢高54 m,矢跨比为1/5,吊杆间距8 m.拱肋拱轴线采用悬链线,拱轴系数1.543,拱肋轴线间距:拱脚处为22 m,拱顶处为6.969 m,拱肋内倾角为8°.横梁共计25根,为预应力混凝土结构T型梁,湿接缝采用C50无收缩混凝土.     

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．     

拱轴线横向偏离对拱圈静力行为影响

针对某上承式钢筋砼箱板拱桥建成后的拱轴线与设计拱轴线发生横桥向偏离,通过计算仿真分析探讨拱轴线偏离对主拱内力和变形的影响,提出了几种改善主拱受力状态的措施,为同类拱桥的施工偏差和加固维修提供借鉴.     

空腹式拱桥新型拱轴线研究

将常规线型作为空腹式拱桥的拱轴线,有着方法上和理论上的不完善.基于空腹式拱桥的实际恒载分布,提出将主拱圈自重与行车道系自重之和的压力线作为拱轴线,由受力平衡微分方程,使用四阶Runge-Kutta法进行求解,提出用悬索线与抛物线的组合作为空腹式拱桥新型拱轴线,通过数学分析、拱轴线坐标、主拱圈内力和实际算例,验证了其合理性.     

拱辅梁桥拱肋合理矢跨比的确定

拱肋矢跨比对拱辅梁桥的力学特性影响大,为寻求其合理范围,以梁拱相同刚度比而不同矢跨比为条件,从自振模态和多遇及罕遇地震作用下结构动力响应角度,结合工程实例,运用时程分析法及多自由度体系简化的滞回曲线,研究矢跨比变化对全桥变位及内力影响的规律,并提出相应的合理设计范围.研究表明,拱肋矢跨比主要影响横桥向、竖向位移及内力,且矢跨比为1/5时桥梁抗震性能最优;对于多自由度体系变位组合中的主要成分得出的简化滞回曲线,由其定性分析得出的结论能与一般时程分析得出的结论一致.     

双缆悬索桥的静力特性及其关键影响因素

双缆悬索桥体系是一种适用于大跨度多塔悬索桥的结构体系，为了对该类悬索桥体系的受力特性开展深入研究，基于有限元方法对其静力特性以及关键设计参数的影响效应进行对比分析. 首先以一座典型的单缆多塔悬索桥为参照，选定双缆多塔悬索桥的关键设计参数，建立两类多塔悬索桥的有限元模型；其次基于所建立的有限元模型，对比分析两类多塔悬索桥体系的竖向刚度差异；最后研究双缆悬索桥体系，边主跨比、中塔刚度、恒载分配比和矢跨比等关键设计参数对于中塔塔顶主缆总的不平衡力、中塔塔顶最大纵向位移以及主梁跨中最大挠度的影响效应. 研究结果表明:相比单缆多塔悬索桥，双缆多塔悬索桥能够有效提高结构的竖向刚度，同时大幅减小中塔塔顶主缆总的不平衡力；减小边主跨比对双缆结构体系竖向刚度和塔顶主缆总的不平衡力的影响较小；增大中塔刚度可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度，但是中塔塔顶主缆总的不平衡力有较大幅度的增加；恒载分配比例取为1.0～2.0时，双缆结构体系的中塔塔顶位移及主梁跨中挠度较小；减小顶缆矢高或者增大底缆矢高均可以显著提高双缆结构体系的竖向刚度，有效减小主梁跨中挠度和中塔塔顶位移.      

高速铁路拱塔斜拉桥拱塔轴线优化求解

为解决高速铁路斜拉桥以小角度跨越既有交通线路、河流等时塔墩布置难题,引入拱塔结构,并基于不动点迭代方法及有限元计算对拱塔轴线线形的优化求解问题进行了分析. 在确定拱塔高度和跨度并拟定初始拱塔轴线的基础上,首先对拱塔结构进行受力平衡分析,建立拱塔线形优化非线性方程组;然后应用不动点迭代方法求解该非线性方程组,得到合理拱塔轴线的近似解,求解过程中通过有限元方法计算斜拉索的索力;最后以广汕铁路跨深汕高速拱塔斜拉桥为工程背景,分别优化得到恒载、恒载 + 单线列车竖向静活载、恒载 + 双线列车竖向静活载3种工况下合理拱塔轴线的近似解. 结果表明:3种不同的荷载工况下,线形优化后的拱塔弯矩最不利值相对优化前弯矩降低89.8%～94.8%;主力、主力 + 附加力荷载组合下,拱塔弯矩降低幅度介于64.6%～92.2%,拱塔应力由?172.6～?179.5 MPa降低至?74.0～?6.2 MPa,拟合轴线下拱塔正负挠度分别降低51.0%、33.8%.      

悬索线无铰拱桥自重内力实用计算方法研究

鉴于影响线加载法计算效率低和有限元法建模工作量大,无铰拱桥自重内力无法进行简便计算。基于桥面系作用主拱圈荷载的等效膜张力假定,采用解析法对悬索线无铰拱桥自重内力进行求解,得出实用公式,并用实桥算例验证了该方法。     

外展敞口式系杆拱桥稳定影响因素的探讨

以张家口清水河工业南桥为工程背景,采用通用有限元程序建立系杆拱桥三维空间有限元模型,用结构的临界荷栽系数作为输出结果分别探讨拱肋刚度、系杆刚度、吊杆刚度、矢跨比、拱肋倾角、吊杆非保向力效应等因素对外展敞口式系杆拱桥结构稳定的影响,对今后该体系桥梁的设计提供参考。     

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.      

拱桥内力计算分析程序开发研究

以拱桥经典计算理论为基础,应用Visual Basic语言开发了一套专门用于普通上承式和中承式拱桥内力计算的分析程序。该程序包含了"85"规范和"04"规范两种荷载等级,可以开展拱轴系数优化、恒载、活载和附加内力计算,并自动完成荷载组合和承载力验算。通过算例结果表明,所开发的专用程序具有较高的计算精度,且操作方便,实用性强。     

拱轴线与恒载压力线偏离所产生的弹性压缩内力计算

我国现行公路拱桥设计及许多高等学校教材中,一般均没有考虑拱轴线与恒载压力线偏离所产生的弹性压缩内力,本文通过理论分析及数值算例,对于大跨径空腹式悬链线无铰拱的恒载内力计算提出了笔者的意见,即有必要考虑这部分弹性压缩内力,以便更准确地反映拱圈的实际受力状态。同时指出了文献[1]中的不足之处。